TRATADO DE HISTOLOGIA
ERRNVPHGLFRVRUJ
Prefacio
formar parte de todas ellas. M á s aún, la abundante información actualmente disponible acerca de la célula se considerauna disciplina independiente. Se imparten cursos y se escriben libros sobre la biología celular. Algunos estudiantes que se inscriben en cursos de histología ya habrán estudiado esa asignatura. En nuestraopinión,comola célula es tradicionalmente el primer y más importante componente de l o s tejidos que se examina en histología, todos los adelantos en este campo han de figurar en un manualdehistología.Seacomofuere,estamosseguros que si un alumno estudia la biología celular y luego utiliza esle libro, encontrará, no obstante las repeticiones inevitables, material muy interesante en la segmda parte. Además esto le facilitará la comprensión de los capítulos posteriores. Conviene señalar un hecho importante. Se supone que un libro d a histología ha de contener todos los aspecto!; de la c&la que caigan dentro de los dominios de la histología. En cambio, un manual de citologia no es ni debe ser un curso de histología, tema mucho más amplio. Un problema especial del aprendizaje de cualquier disciplina anatómica lo constituye su lenguaje. Ello explica porquéhubounaépocaenque los estudiantes debían conocer latín y griego antes de iniciar los cursos de anatomía. En el prefacio a la segunda edición 'de la obra Manual of Human Osteology, Jamieson sintetizó en una frase muy expresiva ("sabemos POCO del latínymuchomenos del griego") el empobrecirniento de la formación humanística después que se suprimió del plan de estudios la enseñanza de las lenguasclásicas.Señalóasimismoquehabía muchos estudiantes deseosos de aprender el significadoetimológicode los vocablos.Tambiénnosotros hemos comprobado ese hecho y de ahí que hayamos procurado dar la etimología de los térmi-
El periodo (1950-1979) enque se publicaron las ocho ediciones de este libro es una época en la cual se lograron los adelantos más acelerados y fascinantes en la histología. En ese lapso, los queescriben textos de esta disciplina no sólo han debido exponer las nuevas técnicas que han hecho posibles los adelantos, sin explicar por qué su aplicación amplía el tema y lo enriquece. La mayor parte de los avances, sobre todo los relalivos a los tejidos y sistemas del cuerpo (tercera y cuarta parte del libro), no substituyen los conocimientos anteriores aportados por el microscopio fotónico. Gracias a este se cuenta, con unsólidofundamentoalquevanincorporándose los datos nuevos. En consecuencia, hay que aprender la nueva y la vieja histología si queremos que cumpla su función de enlazar la anatomía estructural e histofisiología con la histopatología. Por lo que respecta a la histología de la célula, las cosas son un poco diferentes. La célula siempre ha sido el primer componente del tejido orgánico que se estudia en un curso o manual de histología. Pero antes del advenimiento del microscopio electrónico en la décadade 1950, realmentesesabíapocode ella. En el último cuarto de siglo la proliferación de conocimientos biológicos se centra en la célula. De ahí que la información referente a la histología de la célula,que en la primeraediciónabarcabaunas cuantaspáginas,en la presenteocupaunasección entera (segunda parte) con cinco capítulos. En cierto modo, representa una breve monografía. Este acervo de conocimientos ha producido otro efecto. Las definiciones más o menos rígidas de variasdisciplinasrelacionadasconlas ciencias de la vida son hoy más vagas. Bioquímica, fisiología, genética einmunología, así como la histologíay la histopatología,hanparticipadoen esos adelantos tanfascinantes,loscualesasuvezhanllegadoa V
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PREFAClO
nos conformeavanzó el libro. Sabemos que, si un alumno conoce el significado de algunas raíces de las palabras más importantes, con el tiempo su vocabulario médico se enriqueceráenormemente. Estamos convencidos que un manual debe cumplir otra función además de transmitirconocimientos: la de despertar en los lectores interés por la investigación. Una manera de conseguirlo es incluir relatos de cómo se hicieron algunos de los descubrimientos más trascendentes. Habrá algunos para quienes esos pasajes sean motivo de aburrimiento pues los consideran superfluos; pero a otros les parecen uno de los aspectos más atractivos del libro. Otraforma de darle mayoratractivo a esta disciplina, sobre todo tratándose de estudiantes de medicina y otras áreas, consiste en establecer un nexo entre el contenido del libro y el trabajo clínico posterior,proporcionándoles además ejemplos.Basta hojear el índice para comprobar que hemos seguido este criterio [confronte, porejemplo,laspalabras que figuran bajo la letra A del índice y examine los términos Acromegalia; Addison, enfermedad de; Alergia; Aloinjerto, rechazo de; Anafilaxis; Anemia; Anomalías (cromosómicas); Asma; Aterosclelos rosis; Autoinmunitaria, enfermedad]. Siseleen pasajes en que se explica por qué la histología ayuda a entender esos padecimientos, se advertirá que el estudiante los comprenderá mejor cuando los estudie en cursos posteriores. Nuestra finalidad es explicar la histología en términos tan sencillos que la puedan aprender los alumnos de pregrado y no sólo que memoricen algunas partes fragmentos. y Sin embargo, como escribiera Samuel Johnson en el prefacio a su famoso Dictionary o f the English Language, publicado en 1755: "Explicar siginifica utilizar palabras menob obscuras que las que se pretende aclarar". En histo" logia, a veces hay que recurrir a muchas palabras paralograr eso, pues de lo contrariola brevedad puede obligarnos a utilizar términos más abstractos que lo que se quiere "explicar". El Dr. David H. Cormack, coautor de esta obra, ha aportado aspectos especiales y enriquecedores a la presente edición. Conoce a la perfección las ventajas y fallas del libro pues ha utilizado las ediciones anteriores en su labor docenteyestá en contacto diario con alumnos que lo usan o lo usaron. Gracias a la experiencia del Dr. Cormack hemos podido corregir algunas de las deficiencias. En los siguientes párrafosmencionamos las innovaciones de esta octavaedición. La primera parte fue reescrita casi íntegramente. El objetivo fundamental de esta Introducción es obviar el problema que los estudiantes del curso de
hislología han tenido: una preparación sumamente heterogénea en biología. Por eso, el primer capítulo proporcionainformación que ayuda a entender el reslo del libro. La segunda parte, cuyo título es Biología celular, constituye una verdadera monografía. Hay en ella algunos cambios que conviene reseñar. Ante todo, se ha modificado el orden de los capítulos para faciLlar la continuidad. Como se agregó abundante información, hubo que volver a escribir partes extensas y añadir muchas ilustraciones. En particular, se revisó el capílulo 6, que trata dela diferenciación celular más detalladamente y , en especial, de su subordinación a la expresión de genes inducibles. Una sección dedicada a la biologíacelularestaría incompleta si no incluyese por lo menos una exposición general sobre los virus y las neoplasias. Ambos temas se tratan aquí, junto con algunas hipótesis que esperamos estimulen el interés del lector. Asimismo, hemos examinado en forma más pormenorizada las teorías referentes al control de la población celular, para describir después el desarrollo embriológico de los cuatro tejidos prin,cipales. La tercera parte, que versa sobre los tejidos del organismo,contiene 12 capítulos.Semodificaron los capítulos7y 5, que tratan del epitelio y de las sustancias celulares del tejido conectivo, así como dela formaciónyabsorción del líquido tisular. En el capítulo 9, que estudia las células del tejido conectivo laxo, se estudia pormenorizadamente la relación de las células con las reacciones inmunológicas. El capítulo 10 aportalosdatos más recientes acerca de las plaquetas. En el capítulo 11, se estudian afondolosleucocitos, los granulocitos,los monocitosy su función en la inflamación. Sólo se describe la morfología de los linfocitos puesse examinan con mayor amplitud en el capítulo 13. El tejido mieloide, temadel capítulo 12, se reescribió casi íntegramente a fin de actualizar todo lo relacionado con la formación de los hematocitos. El capítulo 13, dedicado al tejido linfático, expone el fundamento celular de las reacciones inmunológicas. El tema se trata en forma tan completa, que fue necesario volver a escribirlo. Un comentario especial requieren los capítulos del 14 al 16, en los cuales se examinan los tejidos esqueléticos. Las investigaciones efectuadas al respecto durante los últimos años impresionan por su amplitud, profundidad yabundancia. Un resultado ha sido desechar ideas que gozaban de gran aceptación, en favor de otras más acordesconlos descubrimientosactuales. Porotraparte,la histología del desarrollo,crecimiento y remodelación de los huesos, así como el conocimiento de cómo cicatri-
zan las lesiones óseas y articulares y cómo el hueso sirve de depósito de calcio, han venido a constituir un aspecto central de la cirugía y la medicina. Merece,pues, un tratamientoespecial y esmerado.De ahí que hayamos reorganizado la sección de los tejidos esqueléticos. La rehicimos para explicar los descubrimientos recientes y s u importancia; además hemos introducido numerosas ilustraciones. Todo ello nos obligó a ampliar considerablemente esta parte. Se actualizaronloscapítulos17 y 18 que tratan, respectivamente, del tejidonervioso y del tejidotisular; muchas de lasilustraciones de amboscapítulos son nuevas. En la cuarta parte, titulada Los sistemas del organismo, se conservó el orden de la edición anterior. El capítulo 19, que versa sobre el aparato circulatorio, fue modificado en varias secciones a fin de mejorarlo y ponerloaldía. Se reescribióíntegramente la sección dedicada a la circulaciónperiférica y se mejoraron las ilustraciones. El advenimiento de los marcapasosartificiales ha despertadograninterés por el sistemaconductor de impulsos del corazón. En consecuencia, hemos juzgado oportuno examinar a fondo las celdas del marcapasos y describir brevemente ese aparato; su implantación se describe para redondear la exposición.También se describenlos aspectosesenciales del electrocardiograma,con objeto de explicar la manera de comprobar el funcionamiento del aparato circulatorio. Enel capítulo 20, que trata del sistemaintegumentario, se introducen y ejemplifican nuevas teorías sobre la forma en que se acumulan las células del epitelioestratificadoescamosoqueratinizado. No se modificó en nada lo relacionado con la medicina y la cirugíaclínicas:injertos de piel y vascularización de injertos, cicatrización de heridas, pérdida de líquidosacausa de quemaduras y s u cicatrización. Unbuenamigo mío, el Dr. C. P. Leblond,accedió amablemente a revisar el capítulo 21 de laedición anterior, dedicadoal aparato digestivo. También tuvo la gentileza de revisarlo en esteedición,conlo cual queda garantizada la calidad de ese tema. El capítulo 22, que versa sobre el páncreas, el hígado y la vesículabiliar,planteaba un problema. HOYcasi todos coinciden en queel parénquima hepático tiene la forma de placas anastomosadas perforadas decélulas parenquimatosas. Pensamos queal estudiante le será más fácilvisualizar s u estructura
tridimensional observada enel estudio de secciones alazar, si considera que el parénquimaestá compuestopor una red de trabéculasanastomosadas y perforadas de hepatocitos, que irradian de las zonas de las venas centrales hacia la periferia de los lobulillos. Por eso hemos descrito esa concepción. También se incluyen nuevos datos sobre las funciones de los hepatocitos y la estructura de los sinusoides. Los capítulosreferentesalosaparatosrespiratorio y urinario fueron actualizados y ampliados con lainformación más reciente.También se revisaron el sistema endocrino, el aparato reproductor de la mujer y el aparato reproductor del hombre. Las innovaciones más extensascorrespondenalcapítulo de glándulasendocrinas. El último capítulo de la presente edición, el 28, se ocupa de la histología del ojo y oído. Conviene señalar que la descripción e ilustraciones de las terminaciones de los nerviosaferentes figuran ahora en los capítulos que tratan de los tejidos donde se encuentran esas estructuras. Estamos convencidos que esta disposición pone más de relieve s u importancia. Naturalmente se agregaronmateriales en lasdescripciones y se introdujeron ilustraciones para complementarlas. Por último,queremoshacer un comentario: la histología sigue creciendo y ramificándose, no así el tiempo dedicado a s u enseñanza. Incluso en algunas instituciones este cursoahora dura menos. El tiempo destinado a las lecciones y las prácticas de laboratorioresultainsuficientepara abarcar todos los temas.Pareceinevitable que la enseñanzaformal habrá de! sercomplementadacon el estudiopersonal, si no queremos descuidar partes importantes de la histología. Ante todo, confiamos que esta edición de Histología permita a los estudiantes entender cabalmente el tema y que las partesescogidas por el profesor para complementar la materia ayuden realmente a abarcar todo el campo. Los temas de interés médico, paramédico y biológico están explicados en formabastantegeneral;estacaracterística del libro no ha pasado inadvertida a los que utilizaron las ediciones anteriores. Confiamos, pues, que este libro les :sea útil no sólo como manual de histología, sino cor10 un “viejoamigo”a quien se le consulta cuando se estudien temas afines.
En los 13 años que llevo enseñando histología me he percatado de un hechosumamenteimportante: un manual de enfoque didáctico ayuda mucho a los
estudiantes de pregrado enel aprendizaje. Esta idea ha sido corroborada por las opiniones de los alumnos,incluidos los que están por terminar sus estu-
ARTHUR WORTH HAM
dios de medicina y que han evaluado la utilidad de varios tipos de libros en su aprendizaje de las principalesmaterias.Micolaboracióncon el Dr. Ham en esta edición se debe en gran medida a mi convicción de que un enfoque didáctico no s610 sirve para impartir los conceptos básicos de las células y tejidos, sino también un conocimiento general de otros temasmédicosa nivel celular. La dobletarea de mantenernos al díaconlosúltimosadelantoseincorporarlos enel libro ha sido una empresa verdaderamente titánica para el Dr. Ham y para mí. Sin embargo,noshaenriquecidomucho el preparar juntosestaedición pues noshaobligadoadarlo mejor de nosotros enel poco tiempo disponible. El Dr. Ham menciona enel prefacioalgunas de las innovaciones de la presente edición. Hemos añadidoademásmuchasilustraciones,actualizadola bibliografía y ampliado el índice. Sin olvidar por un momento las necesidades de los estudiantes de pregrado, que tienen poco tiempo para sus estudios, hemospuestomuchoesmero en organizar el texto bajo exabezados y hemos ofrecido referencias cruzadas y resúmenesdondepensamosqueserían de utilidad para el lector. El materialcomplementario se incluye por su interés y como información general, pero no es parte esencial de un curso sucinto de
histología, se reconoce fácilmente (sobre todo en la Gltima parte del libro) pues se imprimió con caracteres más pequeños. Mi experiencia en la elaboración de películas didácticas de histología me aconsejó ilustrarlos temasdesde diversos ángulos.Hemos conservadolamayoría de lasilustraciones de ediciones anteriores puestienen gran valor técnico. Este libronopretendetransmitirúnicamentelos ”hechos esenciales” concernientes la aanatomía microscópica.Entreotrascosas,queremosexplicar muchos de los aspectos más complejos de la morfología funcional de las células y los tejidos (lo cual se omite en lamayoría de losmanuales). En nuestra opiniónesto es muy importante si se desea que el estudiante comprenda bien la materia y no se limite a memorizar la información. Nos hemos propuesto ofrecer un libro de histología equilibrado y completo, que sea lo bastante profundo para satisfacer las exigencias del estudiante moderno. Por eso nos sentimosobligadosnosóloadarle una organización adecuada a los conocimientos actuales, sino a indicar cómo los aspectos de esa disciplina se relacionan mutuamente y forman un todo armónico. DAVID H. CORMACK
Testimonios de- gratitud
mostraronenorme interés en el libroyayudaron muchísimo en lapreparación de fotomicrografías adecuadas. Aparte dela ayudainmediata de los integrantes de nuestro departamento, hemos contado con la COlaboración de miembros de otrosdepartamente de nuestrauniversidady de otrosdepartamentos de varias instituciones de enseñanza. Entre esas personas, mencionaréprimero al Dr. C. P.Leblonddela McGillUniversity,quienyatrabajó en lapreparación de ediciones anteriores. Accedió generosamente a revisar los capítulos del aparato digestivo, lo cual le agradeceremosmucho.Intervinoasimismo en la revisión del capítulo 27 y en la sección del capítulo 5 quetrata del aparato de Golgi. El Dr. J. Bergeron, del mismo departamento, participó en la revisión de la sección referente al hígado, y el Dr. J. Brawer colaboró en la revisión del materialsobre el origen de las hormonas hipotalámicas. Agradecemos al Dr. A. Angel su esmero en la preparación de la sección que en el capítulo 9 se dedica al tejidoadiposoylasilustraciones que consiguió para presentar mejor el material. El Dr. P. K. Basu leyó y comentó el capítulo acerca del ojo y proporcionó nuevasilustraciones. El Dr. EarlBogoch aportó información valiosísima sobre la sustancia intercelular del cartílago y otros puntos de interés respecto a las articulaciones. El Dr. I. A. Boyd hizo un magnífico trabajo en la sección que versa sobre los husos musculares. El Dr. A. J. Collet accedió gustoso anuestrollamado de urgencia, pues estábamos muy atrasados enel capítulo que trata del aparato respiratorio;nosproporcionónuevoeinteresante material,además de ilustracionesoriginales. El Dr. E. Farber tuvo la amabilidad de revisar algunos capítulos en los que deseábamoscontarcon sus comentarios de experto. El Dr. BrianHallsuministró
Esta paritede los preliminares de un libro es una empresa nq exenta de riesgos. Casi siempre es lo ú1timo que se escribe y se hace bajo lapresión del tiempo. Y por lo mismo el autor corre el peligro de olvidar algunas personas cuya ayuda. debería mencionar.Además,como los que gozan de renombre en loscírculoscientíficosaccedenamablementea ayudar en cualquier libro, los autores que procuran agradeceracuantosparticiparon deuna manerau otra en la preparación de la obra están expuestos a que los acusen de pedantes por citar a tantas autoridades. He aquíotroproblema: los queaportaron inform ción sobre determinado tema quizá no apruel!?en la manera enquefue presentada enel libro.Porúltimo, el que hojealospreliminares se quedacon una terribleincertidumbrealvertantos nombres: Lacaso los autores no conocen bien su especialidad para escribir un libro? A pesar de los riesgos que acabamos de señalar, procuraremos mencionar a las personas que nos ayudaron en la preparación de este manual de histología. Ante todo, mencionaremos a los colegas de nuestrodepartamento. El Dr.ArthurAxelradintervino en variasáreas y ademásrevisógranparte de los capítulos 12 y 13, cuyotemacorrespondeplenamentea sus intereses y al cual ha hechonotables aportaciones. El Dr. Vic Kalnins leyó los capítulos 2 al 5, ayudándonostambién en larevisión de los mismos;suministróalgunasilustracionesoriginales para explicarlos mejor. El Dr. David McLeod colaboró en laseccióndedicadaalasplaquetas y la aterosclerosis. El Dr. J. Prchal enriqueció la sección de los hematocitos;losDres.JohnDuckworthe I. Taylor aportaron datos e ilustraciones en la sección dedicada al sistema de conducción de impulsos del corazón. Como en las ediciones anteriores, nuestros amigosycolegasHarryWhittakeryBruceSmith IX
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TESTlMONlOS DE GRATITUD
muchos datos acerca del cartílago y el desarrollo de los tejidos esqueléticos. La colaboración del Dr. Daryl Harris fue muy valiosa pues suministró información e ilustraciones relativas a la reparación del cartílago. El Dr. W. S. Hartroft leyó gran parte de la edición anteriore hizomuchasobservaciones sobre varios aspectos; las tuvimos en cuenta al preparar esta edición y nos ayudaron a mejorarla notablemente. El Dr. Marijke Holtrop proporcionó excelentes micrografías electrónicas para el capítulo de los huesosyaccedió gustoso arevisar el borrador de la sección quetratade los osteoclastos.Apreciamos muchísimo sus comentarios. Agradecemos a los Dres. A. J. Kahn y D. J. Simmons por haber leíd o el manuscrito sobre los osteoclastos y por prestarnosunade sus primerasilustraciones. En ellas muestra lo siguiente: los osteoclastosquesedesarrollan en relación con los rudimentos del hueso decodorniztrasplantadoenembrionesdepollo provienen del huésped.AgradecemosalDr. S. C. Luk sus valiosos comentarios y las ilustraciones que acompañanaestecapítulo. El Dr. AlexNovikoff proporcionóinformacióneilustracionesacercade los lisosomas y el aparato de Golgi. La Dra. Maureen Owen nos facilitó la preparación de algunas partes de ese capítulo pues nos ofreció material de gran utilidad. El Dr. R. B. Salter,apesarde sus múltiples ocupaciones,tuvo la bondad de leer los tres capítulosreferentesalcartílago,huesoyarticulaciones.Ademásnosfacilitólosúltimosdatose ilustracionesdeltrabajodeinvestigaciónque él y sus colegas hanrealizadorespectoa la reparación del cartílago articular. El Dr. C. T. Simon no sólo nos entregó excelentes ilustraciones sino que además nosenriqueciómuchoalseñalaralgunosaspectos de gran importancia. El Dr. A. H. Tinmouth tuvo la amabilidad de leer las secciones dedicadas al sistema conductor de impulsos del corazón y al marca-
pasosartificial.Mantuvimosunacorrespondencia constanteydegranutilidad con el Dr.Marshall Urist, particularmente en lo tocante a la inducción ósea y a las células de las que se desarrolla el hueso inducido. Le agradecemos su gentil colaboración. El Dr. Donald Walker accedió gustoso a revisar la sección referente a la información de los osteoclastos, que contiene descripciones de los experimentos tan interesantesen los cualesha demostradoqueproviene de las células circulantes en la sangre. Agradecemosprofundamenteaquienesproporcionan ilustraciones para esta edición. Se les da crédito en las leyendas, de modo que no repetiremos aquí sus nombres. Pero deseamos expresar nuestra gratitud especialmente a los Dres. C. P. Leblond y M. Weinstock,quienespusieronanuestradisposiciónunacolección de las excelentesilustraciones que aparecen a lo largo del libro. Queremosexpresarnuestroagradecimientotambién a Rasa Skudra de la Sección de Arte de los Servicios deMaterialesDidácticosde la Facultadde Medicina de la Universidad de Toronto, pues puso todo su empeño en mejorar las ilustraciones anteriores e introducir otras en la presente edición. Testimoniamos nuestra gratitud a June Pitter, una vecina del Dr. Ham. A pesar de tener un puesto a tiempo completo y de gran responsabilidad, se dió tiempo para mecanografiar gran parte del manuscrito, algunos de cuyos pasajes sólo ella sabía decifrar. Por último, debo reconocer que fue un placer trabajar con Tina Rebane de la J. B. Lippincott Company, quien corrigió con tanta maestría el original, y con Stuart Freeman, que se encargó de todos los demás detalles concernientes a la publicación de este libro. ARTHUR W. HAM DAVID H. CORMACK
Contenido PARTE UNO: INTRODUCCION 1 HISTOLOGIA. SITIO QUE OCUPA
EN LASCIENCIASBIOLOGICAS Y MEDICAS Y COMO SE ESTUDIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vocabulario dela Histología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Origen y tema de la Histología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Expresión de las propiedades fisiológicas en las celulas de los diversos tejidos . . . . . . . Nombre con que se designan las partes fundamentales de las células . . . . . . . . . . . . . . . Composición bioquímica básica de los componentes corporales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Qué se estudia en la Histología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Métodosbásicospara estudiar Histología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Interpretación de lo que se observa en los cortes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Identificación de células en cortes teñidos con H y E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Microscopiaelectrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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PARTE DOS: BlOLOGlA CELULAR 2 NUCLEO Y DIVISION CELULAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Evolución de los conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¿Cómo se almacena la información en el DNA? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¿Cuándo proporcionan información las moléculas del DNA? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Copia de la información en moléculas de DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ciclocelular .............................................................. ¿Cómo se conservan (o no se conservan) poblaciones celulares en las tres categorías de células corporales? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Divisióncelular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Identificación con MF de las células en división observadas en cortes ordinarios . . . . Efectos de la radiación sobre la división celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Efecto de la Colquicina sobre la mitosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 NUCLEO DE LAS CELULAS EN DIVISION: RADIOAUTOGRAFIA. CLASIFICACION DE CROMOSOMAS Y MEIOSIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Radioautonrafía(Autorradiografía) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estudio de-la síntesis de D N X valiéndose de marcaradiactiva y radioautografía . . . .
39 40 43 44 44 45 47 49
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Estructurafina de los cromosomas en metafase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¿Cómo pueden identificarse individualmente los pares de cromosomas del ser humanoconMF y cómo se descubren anomalías enel número o la forma? . . . . . . . . . Anomalías cromosómicas ...................................................
77 78 83
4NUCLEOENINTERFASE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Distintosaspectos de los núcleos en interfase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Componentes del núcleo en interfase en cortescon H y E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cubierta (Membrana) nuclear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cromatina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nucléolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jugonuclear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cambios nucleares que indican muerte celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Organitos del citoplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Los demás componentes del citoplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Importancia de lasmembranas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Membranacelular(Membranaplasmática,plasmalema) ......................... Cubierta celular ........................................................... Observación sobre el orden enel cual se explicaránlos demás organitos citoplásmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fraccióncelular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mitocondrias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ribosomaslibres y polirribosomas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Retículoendoplásmico de superficie rugosa (REr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aparato de Golgi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lisosomas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vesículas cubiertas ......................................................... Retículoendoplásmico de superficielisa (REL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Microtúbulos, cilios,flagelos y centriolos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Microtúbulos citoplásmicos ................................................. Cilios y flagelos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Filamentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Filamentosintermedios (10nm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Inclusionescitoplásmicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
119 120 120 121 126
5 CITOPLASMA Y ORGANITOSCITOPLASMICOS
128 128 129 133 136 143 154 159 162 164 164 167 172 175 176
6 DIFERENCIACION CELULAR Y RELACION QUE GUARDA CON LA EXPRESION
DE GENES. REGULACION DE LAS POBLACIONES CELULARES Y DESARROLLO DE LOSCUATROTEJIDOSBASICOS DEL CUERPO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diferenciacióncelular y relación que guarda conla expresión de genes . . . . . . . . . . . . Evolución de losconocimientosacerca de losposiblesmecanismos de la diferenciación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Papel del citoplasma en la expresión y la inhibición de genes ..................... ¿Cómo el citoplasma de determinadas células hace que produzcan células hijas igualmente determinadas? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lo que ocurre siel mecanismointrínseco de regulaciónno se desarrolla o no funciona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mecanismos extrínsecos que regulan. la proliferación celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
184
184 185 187 189 192 196
Introducci6n a los cuatro tejidos básicos y a su origen embrionario . . . . . . . . . . . . . . . Desarrollo de los cuatro tejidos básicos a partir de las tres capas germinativas . . . . . . Tejido epitelial(Epitelio) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mesodermo y tejido conectivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ectodermo y tejidonervioso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mesodermo y tejido muscular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
199 201 202 203 203 204
PARTE TRES: TEJIDOS DEL CUERPO 7TEJIDOEPITELIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Membranas epi teliales de cubierta y revestimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Membranas epi teliales simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Epitelio seudoestratificado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Membranasepitelialesestratificadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Manera en quese mantienen unidas 1) las células de las membranas epiteliales y las glándulas y 2) las células adyacentes de algunos otros tejidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conservación dela población celular en membranas epiteliales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8TEJIDOCONECTIVOLAXO
...................................................
209 209 212 215 216 217 225 234
Estudio del tejido conectivo laxo en extensiones y cortes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Componente amorfo de la substancia intercelular del tejido conectivo laxo . . . . . . . . . Membranasbasales ........................................................
235 238 248
9 ORIGENES. MORFOLOGIA Y FUNCIONES(INCLUIDA LA INMUNOLOGICA)DE LAS CELULAS DEL TEJIDO CONECTIVO LAXO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
251
Células endoteliales y cómo se desarrollan a partir de células mesenquimatosas . . . . . Pericitos(Celularesperivasculares) ........................................... Fibroblastos y síntesis de las substanciasintercelulares del tejido conectivo laxo ordinario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Células de músculo liso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Célulasgrasas y tejidoadiposo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Célulasplasmáticas ........................................................ Células cebadas: relación que guardan con heparina, histamina, anafi1axia.y alergias Macrófagos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 CELULAS HEMATICAS: ERITROCITOS Y PLAQUETAS
........................
253 254 255 264 265 270 275 283 290
Uso . de.frotis de sangre para identificar y estudiar eritrocitos, plaquetas y leucocitos . 291 Erltrocltos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 Plaquetas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 11 CELULAS HEMATICAS: LEUCOCITOS
......................................
Bases para clasificar los leucocitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Recuentoleucocitario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cómo encontrar y estudiar los leucocitos en un frotis sanguíneo teñido . . . . . . . . . . . . Leucocitosgranulosos ...................................................... Leucocitos nogranulosos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
309 310 311 311 312 322
12TEJIDOS HEMOPOYETICOS: TEJIDO MIELOIDE . . Parte 1: Evolución de la noción actual sobre el origen de las célulashemáticas y las etapasiniciales de su formación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Evolución de los conocimientos actuales cerca de la célula ancestral de todas las células hemálicasy sus derivados masinmediatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Comentarios sobre nociones y nomenclatura antiguas ........................... Estudios encaminados a precisar la estructura fina de la UFC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Células que participan en la repoblación del tejido hemopoyético sometido a radiac~onintensa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¿Cómo pueden precisarse en ratones y seres humanos linajes de células hemáticas? . . . I
330 330 331 335 336
338 339
Parte 2: Histología del tejido mieloide y etapas de formación de la células hemáticas que pueden iderztificarse con el MF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
13 TEJIDO LINFATICO . . . . . . . . . . . . . . .
361
Evolución de los conocimientos acerca de los linfocitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Las dos clases principales de linfocitos pequeiios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 Estructura microscópica de las cuatro disposiciones del tejido linfático en el cuerpo yrelación que guardan con sus funcionesrespectivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 14 TENDONES. LIGAMENTOS Y CARTILAGO .
410
Introducción al estudio de los tejidos esqueléticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tejidoconectivoordinariodenso ............................................. Cartílago . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
410 410 413
15HUESO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
421
........................................... 421 Semejanzasentrecarlílagoyhueso Algunasdiferenciasimportantesentrecartílago y hueso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 Formacióndelhueso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 Detalle de las células y la substancia intercelular del hueso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 .................... 453 Regulación hormonal de la concentración sanguínea de calcio Osteoclasto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455 Desarrollo. crecimiento en longitud y anchura y remodelación de huesos largos . . . . 471
16ARTICULACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
517
Articulacionessinoviales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. S ~ n f ~ s.~. s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Otro tipodearticulaciones ..................................................
518 533 535
17TEJIDONERVIOSO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
539
I
Organización del sistemanervioso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desarrollo del sistemanerviosocentral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Substancias gris y blanca del sistema nervioso central . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Impulsosnerviosos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transmisión de los impulsos nerviosos en las terminaciones axónicas . . . . . . . . . . . . . . Estructuramicroscópicade la substancia gris . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estructura microscópica del tejido del sistema nervioso periférico . . . . . . . . . . . . . . . . . El sistemanervioso autónomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
541 544 548 555 559 567 583 595
CONTENIDO
18TEJIDOMUSCULAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Músculoestriado o voluntario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Músculo cardiac0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Músculoliso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
PARTE CUATRO: SISTEMAS
xv 605 606 634 639
Y APARATOS DEL CUERPO
19APARATOCIRCULATORIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
651
Partes del aparato circulatorio y sus funcionesparticulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Corazón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arterias y arteriolas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Circulaclon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .perlferica ......... Venas y vénulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trasplante de vasossanguíneos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Receptoressensitivos enel sistemacirculatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Divisiónlinfática del sistemacirculatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
651 653 664 674 680 683 684 684
..
20SISTEMATEGUMENTARIO(PIEL
Y FANERAS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Estructuramicroscópica de la piel gruesa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estructuramicroscópica de la piel delgada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riegosanguíneo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cicatrización de la pieldespuésdeuna incisiónquirúrgica o accidental . . . . . . . . . . . . Uñas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Función sensitiva de la piel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
688 690 698 711 715 717 718
21APARATODIGESTIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
723
Cavidadbucal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glándulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . salivales .......... Paladar y faringe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plangeneral del conductogastrointestinal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Esófago . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estómago . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Intestino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . delgado ........... Intestinogrueso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
724 728
22PANCREAS.HIGADO
Y VESICULA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
743 746 749 750 759 771 778
Páncreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hígado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vesículabiliar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
778 783 808
23APARATORESPIRATORIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
814
Movimientos 814 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .respiratorios ....... Cavidadesnasales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 816 Senosparanasales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 820 Amígdalafaríngea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 821 Laringe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 821 Tráquea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ._-. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823
Arbolbronquial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pulmones durante la vida fetal y la vida posnatal temprana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riego sanguíneo de los pulmones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Circulación linfática de los pulmones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Inervaciónde los pulmones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Funciones norespiratoriasde los pulmones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24APARATOURINARIO
......................................................
Mecanismos básicos que participan en la excreción de productos de desecho por el .. rlnon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riñón unilobular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riñón multipiramidal (multilobular) en el ser humano . . . . . . . . . . . . . . . ..I . . . . . . . . . . Uréter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vejiga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uretra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Inervación del aparatourinario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
25 SISTEMA ENDOCRINO . . . . . . . . . .
...............................
Hipófisis (glándula pituitaria) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .tlroldes ........... Glándula Glándulasparatiroides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glándulassuprarrenales(adrenales) .......................................... Islotes deLangerhans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glándulapineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 APARATO REPRODUCTOR FEMENINO . . .
826 838 842 842 843 844 846 846 848 852 874 875 876 877 880 882 901 912 915 925 933
........
939
Introducción sobre las partes del aparato reproductor femenino y sus funciones . . . . Ovarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oviductos (trompas de falopio) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cuerpo y fondo del útero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Placenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cuello del útero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vagina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glándulas mamarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
939 942 956 957 963 971 973 975
27 APARATOREPRODUCTOR DEL VARON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Partesyfunciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testículos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Epidídimo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conductodeferente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vesículasseminales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Próstata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uretraenelvarón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28OJOYOIDO
985 985 988 1005 1006 1007 1007 1010 1011
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Ojo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oído . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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INDICEALFABETICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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PARTE UNO
INTRODUCCION
Histología, sitio que ocupa en las ciencias biológicas y médicas y cómo se estudia
Paraquienesdesconocen la histología,estecapítulo tienela finalidad decumplir el mismo papel que la obra Basic English (Inglés Básico), destinada a quienes desconocen el idioma inglés. Basic English esuna lista de 850 palabrascuidadosamenteseleccionadasque, si son aprendidas por los quedesconocen ese idioma, sirven de medio para comunicarseen él.Además, se considera que conocer estas palabras facilita la adquisición ulterior de un dominio razonablemente completo del inglés. De manera análoga,esteprimercapítulo tieneel propósito de brindar comprensión básica dela histología, incluidos el lenguaje y los métodos con que se estudia en el laboratorio. Tenemos la esperanza de que al leer este capítulo quienestengan poco conocimiento del tema se sentirán pronto a sus anchas y recibirán ayuda para adquirir ulteriormente un dominio aceptable en los capítulos ulteriores. Se sabe que lacomprensión y la utilidaddeun nuevo tema se logran de manera óptima cuando los alumnosrecibenindicacionespreliminaresacerca del carácter y propósito del mismo. También es útil percatarsede la relación que guardaconotrosque se estudian simultáneamente o que se estudiarán en el futuroinmediato.Además,cabesuponerque brindar una noción previa de lo que va a aprender aumentanotablementela rapidez delecturacon la cual el texto ulterior más minucioso puede abarcarse y asimilarse. Estas son las finalidades del presente dapítulo. Comentaremos en primer lugar el lenguaje utilizadoen histología.
VOCABULARIO DE LA HISTOLOGIA El estudio de la histología exige aprender no sólo un temanuevosinotambién un nuevolenguaje,
pues en ella se aprenden los nombres de todo aquello que, mediante el microscopio, puede ser identificado en todaslaspartescaracterísticas del organismo. Estos nombres, y losaprendidos en la anatomía descriptiva, son la base del lenguaje especializado que se utiliza en otros temas de estudio en las ciencias médicas, en las paramédicas y en la biología animal. Dado que aprender un númerointerminable de palabras nuevas es aburrido y exige tiempo, una de las primeras tareas que nos proponemos será explicar que hay una forma interesante y relativamentefácil de hacerlo,ala que nosreferiremos enseguida. Quizá porque antes la ciencia era menos extensa, quienes contribuyeron a s u desarrollo inicial tenían tiemposuficienteparaestudiarafondo laslenguas clásicas. En consecuencia,cuandodescubríanalgo nuevo y queríandarle un nombre,acudían al latín o al griego para encontrar las raíces de la nueva palabra que deseabanacuñar.Daremos un ejemplo sencillo: hace muchos decenios, se utilizaba comúnmente un colorante azul para teñir muestras extraídas del organismopara estudio microscópico. Un día, alguien calentóparte del coloranteantes de usarlo y descubri6,que en lugar de teñir todo de azul teñíaúnicamentealgunascosasdeazul,otras de rojo y otras más de violeta. Como se necesitaba un nombre para designar estas substancias que poseían tantas propiedades de coloración, al recurrir al griego se les llamó colorante policromo (gr. polys, muchos, y chroma, color). Este ejemplo no estan importantesi se consideraaisladamente,pero si se examina un diccionariomédico se descubriráque hay seis páginasdedoblecolumna con palabras que comienzan con poli, y másde dos páginas que comienzan con cromo o croma. En consecuencia, al
aprender unas cuantas de estas raíces latinas o griegas, que se utilizan una y otra vez en diversas combinaciones, el estudiante descubrirá que las palabras empleadas en histología y los temas que las siguen se tornarán pronto más significantes. Este es uno de losmotivosporlos cualesundiccionariomédico, que da la etimología de cada palabra que define, a menudo se le llama el "mejor amigo" del estudiante médico o paramédico. Para facilitar el aprendizaje de las palabras y ahorrar tiempo al estudiante, en esta obra trataremos de dar la etimología de cada palabra al emplearla por vez primera.
ORIGEN
Y TEMA DE LA HISTOLOGIA
Noción de que el cuerpo está constituido por distintos tejidos Etimológicamente, la palabra histología (gr. his-
tos, tejido; logos, estudio o ciencia de) significa la
ciencia de los tejidos. Pero, iqué es un tejido? Fue introducida en el lenguaje de la biología por Bichat, un destacado anatomista y fisiólogo francés (17711802). A Bichat le llamaron lanto la atenci6n las distinLas texturas de las capas y estructuras del organismo que observó en las disecciones macroscópicas, que escribióunaobrasobre los tejidos del organismo, en la cual dio nombre a más de 20. Sin embargo, no utilizó el microscopiopara clasificar los tejidos, puesconsideróqueemplearlooriginaba nociones equivocadas y, en realidad, por aquel entonces los microscopioseraninstrumentosmuyimperfectos. Además,noacuñólapalabra histología, aunque, según la definición del tema, puede considerársele el primer histólogo. La histología se convierte en ciencia microscópica Diecisiete años después de la muerte de Bichat, la palabra histología fue acuñada por un microscopista y desde entonces se ha considerado una materia de estudio que se vale del microscopio. El microscopio se prestaba para idear una nueva clasificación de los tejidos,yporúltimo llegó aaceptarseengeneral que había sólo cuatro tejidos básicos, cada uno de ellos con subclasificaciones. La dilucidación ulterior de estos últimos es el tema de la histología. Sin embargo, antes de dar los nombres, debemos describir algunos acontecimientos notables mA5 o menos simultáneos.
Noción de que el cuerpo está formado por células En el siglo XVII Robert Hooke, un biólogo y físico ingenioso, construyó un microscopio compuesto (una verdadera proeza, por entonces), y con é1 examinóunarebanadadelgadadecorchoyobservó que estaba formada por diminutos compartimientos vacíos,separadosporparedesdelgadasdeloque hoy sabemos que es celulosa. Dio el nombre de células a los pequeños compartimientos, palabra con que se designaban pequeñas habitaciones, Después, otrosbiólogosestudiaron tejidos vegetales con el microscopio y se tornó patente que en los vegetales vivos los pequeños compartimientos que Hooke había observado en el corcho muerto y desecado no estaban vacíos, sino que poseían una substancia semejanteagelatina.Además, al estudiar tejidos de animalescon el microscopiofuepatentequetambién constaban de cuerpos diminutos semejantes a gelatina, pero que excepcionalmente estaban separados entre sí por paredes. A s i , en 1839, la doctrina celular, según la cual las células son las unidades últimas de las cuales están formados vegetales y animales, fue postulada independientemente por Schleiden y Schwann. Durante algún tiempo sigui6 habiendo algo de confusión acerca de los dos significados de la palabra célula, pero por último llegó a utilizarse exclusivamente para denotar cuerpos diminutos semejantes a jalea o gelatina.
Relación que guardan las células y los tejidos
El uso del microscopio comprobó que las células eran las unidades vivas fundamentales de las cuales estabanformados vegetalesyanimales,ytambién que el cuerpo estaba integrado por distintos tejidos. De ello se deduceque los tejidos difieren entre sí porque las células deun tejido difieren de las de otros tejidos por estar estructuralmente especializadaspara desempefiarfunciones particulares.Cabe preguntarse cuáles sean estas funciones. Las funciones dependen de las propiedades fisiológicas de las células La fisiología (gr. physis, naturalezaj esla ciencia que se refiere a las funciones de los seres vivos y de sus diversas partes. Para compilar una lista de las propiedades fisiológicas de las células vivas se dedicó mucho estudio a organismos unicelulares, de la indolede Amoeba y Paramecium. Se dedujoque, como los animales unicelulares son seres vivos, poseían las propiedades esenciales para desempeñar to-
HISTOLOGIA,SITIO
QUE OCUPA EN LASCIENCIASBIOLOGICAS
daslasfuncionesbásicas delascualesdepende la vida. La lista tradicional de propiedades fisiológicas (que originalmente se consideraron propiedades que diferenciabanlosseresvivosdelosinanimados) que acontinuaciónexplicamos, se mencionará variasveces en capítulosulteriores. Irritabilidad. Es un término generalque indica que cuando se aplica a una célula viviente un estímulo de carácter físico, químico o eléctrico, reacciona deuna manera observable. Lo quese llama irritabilidad puede precisarse objetivamente sólo al observar que produce una o más de las siguientes reacciones. Conductividad. Esta propiedadfisiológica de las células se manifiesta como una onda de excitación que se origina enel sitio del estímulo y pasaa lo largo dela superficie dela célulahastaalcanzar otras partes de la misma. El paso de la onda de excitacióna lo largode lacélulase acompañade un cambio mensurable del potencial eléctrico en su trayecto. Contractilidad. Estarespuesta a un estímulose manifiestaporquela célulase acorta enalgunadirección. Absorción y asimilación. Todas las células pueden captaralimentos dela superficie y utilizarlos. Secreción. Las células tienenla facultad de sintetizar nuevos productos útiles a partir de los que absorben.Muchos deellospuedenser secretados al exterior de lacélulapara "exportación". Excreción. Una célula debe excretar a través de la superficieproductos dedesecho que resultande la utilización de alimentos. Respiración. Lascélulas absorbenoxígeno,que les sirve para producir la oxidación de alimentos y para obtener energía, fenómeno llamado respiración celular. Crecimiento y reproducción. El crecimiento de lascélulasexigelasíntesisdemás substancias celulares.Las células se tornan ineficaces si exceden de determinadas dimensiones, por lo cual el crecimiento en organismos multicelularesse logra porque las células permanecen de dimensiones aproximadamente iguales y aumentan de número (y no de volumen).Cómo ocurreloanterior,seexplicará enel capítulo siguiente.
EXPRESION DE LAS PROPIEDADES FlSlOLOGlCAS EN LAS CELULAS DE LOS DIVERSOS TEJIDOS Los cuatrotejidosfundamentales de1 organismo son éstos 1) tejido epitelial, 2) tejido conectiuo o
Y MEDICAS Y COMO SE ESTUDIA
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conjuntiuo, 3) tejido nervioso y 4 ) tejidomuscuiar. Senecesitan muchoscapítulos(caps. 6 a 18) para explicar su estructura y sus funciones especializadas. Lo ímico que necesita destacarse en este sitio es que lascélulasde cada tejido están estructuralmente especializadas a fin de expresar una o más de las propiedades fisiológicasantesdescritas. Porejemplo: advertiremos que aunque las células del tejido epitel i d (gr. epi, sobre) suelen tenerfunciónprotectora (porque las membranas formadas por células epiteliales cubren las superficiesexternas y revisten las internas del organismo), hay otro tipo de este tejido que consta degrupos decélulas,situadas más profundamente en el organismo y que brindansecrecionesexternas o internasimportantespara la economía. El tejidoconectiuo cumple muchasfunciones, y mencionaremos en estesitio una deellas.Cuando afirmamos que el organismo está formado por células, es verdad a medias, pues si el cuerpo no tuviera más que célulassería tan blandocomo lascélulas mismas y , en consecuencia, se compondría deun enorme conjunto de substancia gelatinoide. En realidad, el descubrimiento de las célulasfueprecedido por la observación del componente no vivo del tejido que brindaba resistencia estructural a las organizaciones celulares, pues se recordará que el material vegetalque observó Hooke con el microscopio (las paredes de los compartimientos) era no vivo. Enel organismo, la función de producirsubstancias no vivas de sostén corresponde casi por completo a algunascélulasdel tejidoconectivo especializadasen ello. Se llaman substanciasintercelulares; en ocasiones están entre célulasindividuales y aveces entre grupos de células.Algunassubstanciasintercelulares son delicadas, en tanto que otras tienen gran resistencia a la tracción o soportan peso. La substancia intercelularsituadaentre las células del hueso, por ejemplo, es muy semejante al concreto reforzado. A causa de las substancias intercelulares el organismo puede mantenerse erguido y los diversos tejidos permanecen íntegros. Además, advertiremos que el tejido conectivo se introduce en todos los demástejidos dondetiene dos finalidades: En primer lugar, brindan sostén mecánico a las células de otros tejidos. En segundo lugar, forma vainas para los vasos sanguíneosdel organismo, pues todosellosse forman dentro del tejido conectivo y después cursan por el organismodentro de él. A s í pues, el tejido conectivomantiene en su sitio las célulasdeotros tejidos y losvasossanguíneosproporcionanla nutricióncelular.Sinembargo, no todaslasclasesde tejidoconectivoestán especializadas paraproducir
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INTRODLICCIOR;
substanciasintercelulares; algunastienen otrasfunciones,queexplicaremos más adelante. El tejidonervioso estáaltamenteespecializado por lo que se refiere a la irritabilidad y la conductividad.Prolongacionesfiliformes delascélulas nerviosas, en forma de nervios,conectanencéfalo y médula espina1 con todas las demás partes del organismo y brindan un mecanismo para comunicación rápida entre esas partes. Por último, el tejido muscular está muy especializado en la contractilidad. Es patente que nos permiten mover los huesos uno sobre otro en las articulacionesy de estamanera tenemos movilidad.
Células y tejidos como bloques fundamentales de dos órdenes diferentes En este sitio puede ser útil una analogía. Hay dos órdenes diferentes de bloques fundamentales a partir de los cuales se forman los compuestos químicos. Los átomos de distintas clasessonlos últimosy se combinanparaformarmoléculas.Sinembargo,al estudiar la composición de muchos compuestos químicosa menudoes másfácilimaginarcómo están construidosapartir de moléculas que deátomos. De manera análoga, al estudiar los órganos (lat. organum, una parte dela economía más o menos independiente que tiene una función especial) suele ser más fácil percatarse de cómo están formados a partir de los cuatrotejidosbásicos que comprenderla estructura microscópica en términos decélulasindividuales; porejemplo:cuando seentiende por qué el tejido conectivo (con las substancias intercelulares y los vasossanguíneos) debe estarpresente enun órgano epitelial, cuya función es la secreción, es fácil comprender por qué este órganodebeestarformado por dostejidos diferentes, el epitelio y el tejidoconectivo.
Cómo la histología llegó a incluir el tema de la anatomía microscópica Al inicio se distinguía entre histología y anatomía microscópica. La histología serefería únicamentea los tejidosbásicos del organismo, en tanto quela anatomía microscópica trataba de la estructura microscópica de órganos y otras estructuras (que, estabanformadospor los cuatrotejidosbásicos). En consecuencia,los primeros tratadossolíanllamarse de"histología y anatomíamicroscópica"yaproximadamentelamitad del contenido se dedicabaal estudio microscópico de lostejidos y el restoabarcaba la estructura microscópica de los órganos y los sistemas dela economía. La distinción era útil por-
que el estudiante debía aprender primero los tejidos (los bloques fundamentales) y después cómo se unían paraformarórganoscomplicados. En realidad, esteordenaún se sigueenlos tratados de histología, y tambiénenel nuestro. Sin embargo, con los años, ya no fue necesario utilizar los dos nombres en el título, porque histologia llegó a incluirla anatomíamicroscópica.
Valor de la histología y del concepto de tejido para comprender la embriología y la patología El concepto de tejido fue muy importante para el desarrollo de la embriología. Una vez precisados los orígenes embrionarios de los distintostejidos, fue mucho más sencillo estudiar cómo crecíanjuntos para formar (Irganos. El concepto detejidotambién fue una bendición para el desarrollo de la patología (el estudio de las enfermedades). Por ejemplo: se advirtió que los tumores diferían porque se originaban de distintos tejidos. Así pues, podían clasificarse fundándose enel origen; por ejemplo, una clase de tumor que se desarrollaapartir del epiteliosellama epitelioma (gr. oma, tumefacción o hinchazón). El concepto de tejido resultótan útil que el estudiode la patología de los tejidos con el microscopio llegó a ser unadisciplinaindependiente (hisLopatología).
Relación que guarda la histología con la fisiología Como explicamos, la histología trata de la forma en que lascélulasestándispuestas y especializadas estructuralmente para desempeñar funciones específicas en distintostejidos. Sin embargo, los histólogos no estudianla estructura delascélulas como si fueransimples curiosidades. Lo hacen para precisar cémo la estructura microscópica les permite desempeñar sus funciones particulares. La histología es pues, elestudiode larelación entre la estructura y la función celulares. Pero como la ciencia de la función esla fisiología, pudiera parecer difícil para el estudiante imaginar qué tanto de la función debeaprender al estudiar histología. La histologíaproponeestablecerlosfundamentos estructurales de ias funciones particulares, por lo cual necesariamente debe referirsetambién a la función. Perocomo la fisiologíatambién debe ocuparse de esosfundamentos y, como suelepresuponerse que el lector ya estudió la histología, la fisiología examina las funciones más ampliamente y másafondo, en particular su medición. Sin embargo, la relación que guardanambas es estrecha; en realidad, en al-
HISTOLOCIA, SITIO QUE OCUPA EN LASCIENCIASBIOLOGICAS
Y MEDZCAS Y COMO SE ESTUDIA
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gunos países, la histología se enseña en los departamentos de fisiología y no en los de anatomía. Otra indicación de esa relación tan intima es que quienes han estudiadohistologíaencontrarán en lasobras de fisiología muchas ilustraciones ya conocidas.
que ocupaba apenas un breve capítulo preliminar en la primeraedición de 1950).
Relación que guarda la histología con la biología celular y la bioquímica
La base de la herencia mediante las células germinativas y la forma en la que el material hereditario pasa constantemente de cada célula a sus descendientes seexplicarán en capítulosulteriores.También nosreferiremosa cómo los accidentesocasionales en la partición del material hereditario pueden afectar a los tejidos y causar diversas clases de anomalías.Sedescribirán en detallelaestructura de los cromosornus (gr. chroma, color; soma, cuerpo), los portadores de los genes de las células y el mecanismo de la expresión genética enlas células. También daremos ejemplos de cómo las substancias mensajeras químicas que transportan la sangre, llamadas hormonas pueden influir en la expresión de genes a nivel celular.
Antes de los primerosaños del decenio de 1950, la descripción delaestructuramicroscópica de la célula no ocupaba mucho espacio en un tratado. Sin embargo, en la segunda mitad del siglo xx hubo un aumento enorme de los conocimientos acerca de la estructura celular y la relación que guarda con la función. Ello se debe en gran parte al hecho de que los histólogos pudieron utilizar el mayor poder de resolución del microscopioelectrónico(que se explica minuciosamente al final de este capítulo) para estudiar células y tejidos. Con el advenimiento del microscopio electrónico, se descubrió quela célula no erasólola unidaddela estructura,sinotambién como una entidad en sí misma, con sus pequeños órganos (organitos) propios que funcionan de manera integrada para realizar los procesos vitales. Durante este mismo periodo, se descubrió la base química de la clase genética. Se adquirieron rápidamente métodos los cuales permitían separar los componentes de lascélulas por centrifugación de homogeneizados (células fragmentadas) y juntarlos en cantidad Suficiente paraefectuarestudiosbioquímicos y descubrir susfunciones-. Ello condujo, pronto al conubio entre la química y laestructurade las células y al nacimiento deun tema interrelacionado, la biología celular. Una etapa muy trascendente en el desarrollo de los nuevos conocimientos fue la introducción de isótoposradiactivosquepodíanadministrarse sin peligro a animales y que se incorporaban (al igual quelassubstanciasquímicasfundamentales)acélulas y tejidos. Los sitios de incorporación podíanprecisarseno sólo enel laboratorio de bioquímica,sinotambiénvaliéndosedemicroscopio fotónico o electrónico al utilizarel método histológico llamado radioautografía, que se explicará en el capítulo 3. Muchos de los descubrimientos obtenidos en labiologíacelularseconservaron,comotemas deestudiodela bioquímica y lahistología. Dado quemuchasdeestasobservaciones eran interdisciplinarias, los estudiantes quizá vuelvan a encontrar lasmismas clases deesquemasde las célulasen los tratados de bioquímica y de histología. Además, en la actualidad esta octava edición necesita cuatro capítulos para abarcar adecuadamente lacélula (tema
Relación que guardan la histologia y la genética
Relación que guarda la histología con la inmunología En años recientesse hatornadomanifiestoque varias clases de células intervienen de una manera o de otra en las reacciones inmunológicas (que se definen y describen en loscaps.9y13). Nos referiremos a la manera en que participan en la lucha contra los microorganismos patógenos y describiremos labasecelular dela reacción del organismoante agentes sensibilizantes, como los pólenes (una causa de fiebre del heno) y ante los tejidos que han sido trasplantados de un sujeto a otro, tema de gran importanciapara quienesalgún día tengan queefectuartrasplantedeórganos o recibir el riñónde un donador.
NOMBRES CON QUE SE DESIGNAN LAS PARTES FUNDAMENTALES DE LAS CELULAS Despues quesedescubrióquelas células eran cuerpos diminutos semejantes a gelatina, el microscopio reveló que tenían dos partes principales. Se observó que las células vivas poseían una porción más o menoscentralqueteníaíndice de refracción distinto del resto de la célula; esta parte central se llamó nzícleo (lat. nux, nuez) porque recordó a los primeros investigadores una nuez situada enel centro de su cáscara. Por el mismo motivo, también puede utilizarseel prefijo griego karyo (gr. karyion, nuez)
diminutas podían observarse en el citoplasma con el microscopiofotónico, se necesitó el advenimiento del microscopio electrónico para observar todas las presentesydescubrirsu estructura, En la actualidad, se sabe que el citoplasma contiene gran número de componentes especializados, llamados organitos; están dispuestos para funcionar de manera integrada y efectuar las reacciones químicas necesarias para la vida que, en consecuencia, no es propiedad exclusiva de una substancia determinada. Los organitos citoplásmicos están en suspensión en lo que se llamaba substanciafundamental o matrizcitoplásmica, pero que hoy suele denominarse citosol.
Inclusiones citoplásmicas Fig. 1-1. Esquema en el que se ilustra l a estructura básicadela célula.
El nombre inclusión se originó al suponer que el citoplasmaerapropiamenteunasubstancia"viva" -noción ya inaceptable- y se empleaba para denotar cosas como gránulos de pigmento o glóbulos para denotar el núcleo. Por ejemplo, la disolución de alimentos almacenados (por ejemplo, grasa) que del núcleo al morir la célula se llama cariólisis (gr. podían tener origen interno o externo. A causa de lysis, disolución). que estas substancias no se consideraban parte del citoplasma"vivo", se supusoqueeransubstancias Partes del núcleo que se observan que de alguna manera habían sido englobadas por después de la tinción el citoplasma supuestamente vivo, pero que no formabanenrealidadparte del mismo,dedonde el Se advirtió que una membrana rodeaba al núcleo, nombre de inclusión. Lo que se llamó gránulos secrepor lo cual se le llamó cubierta o membrana nuclear torios en el citoplasmatambién se llamaron inclu(fig. 1-1). Dentro del núcleo había uno o más cuer- siones, pero al recabar más información sobre ellos pos redondeados teñidos de obscuro (fig. 1-1), cada se llegó a la conclusión que eran simplemente otro unode los cuales se denominó nucléolo. Lospecomponente más del citoplasma. A la luz de los coqueños gránulos o los agrupamientos de forma irrenocimientosacluales es discutible la noci6n de u n gular de una substancia que se teñía de obscuro es- grupo de inclusiones. parcidos en el núcleo recibieron el nombre de cromatina (gr. chroma, color), a causa de su afinidad Membrana celular por determinados colorantes. El componente en el cualparecíanestarensuspensiónnucléolosycroEl microscopiofotónico nopodíademostrardimatina se llamó savia o jugo nuclear (fig. 1-1). L o s rectamenteque el citoplasmaestabarodeadopor una membrana limitante (con propiedades diferendetalles acerca de la estructura, naturaleza química tes de las del citoplasma mismo) porque ésta es tan y funciones de las partes del núcleo se darán en cadelgada que los cortes transversales no podían dispítulos ulteriores. tinguirse con él. Pero el microscopio fotónico ayudó indirectamenteacomprobarquehabíamembrana Citoplasma celular,puesseobservóquecuando las células se sumergían en soluciones salinas concentradas o diLa parte externa y generalmente la parte mayor dela célula sellamó citoplasma (gr. kytos, algo luidas, algo en la superficie de la célula manifestaba laspropiedadesdeunamembranasemipermeable. hueco o quecubre; plasma, algomoldeado),pues parecía moldearse para cubrir núcleo. al Los Así pues, las células colocadas en soluciones diluidas (o en agua) se hinchaban, en tanto que en solucomponentesparticulares del citoplasmadesempey arrugaban.Al ñan funciones peculiares y su aspecto varía en dis- ciones concentradassecontraían microscopio electrónico permitió observarse directatintas clases de células, según las funciones para las cuales están especializadas. Sin embargo, en este si- mente la membrana celular, como se describirá en el tio debe mencionarse que si bien algunas estructuras capítulo 5. Pero, como en una ocasión recordó a al-
HJSTOLOGIA,SITIO QUE OCUPA EN LASCIENCIASBIOLOGICAS
guienlacortezadeunárbol,tambiénfuellamada plasmalema (gr.lemma, corteza).
Células eucarióticas y procarióticas Aunquelas clases de células dequetrataesta obra poseen núcleo, debe señalarse que, en el campogeneraldelabiologíacelular, se conocendos clases de células; a saber: las que tienen núcleo y las que carecen de él. Las primeras se llaman células eucarióticas, nombre que por su origen (gr. eu, bueno; karyon, núcleo) indica que esta clase de células posee un núcleo ”bueno” que consiste en material rodeado por una membrana o cubierta nuclear (fig. 1-1).Las células eucarióticas son el tipo al que pertenecen todos los animales, vegetales y microorganismos, excepto bacterias y algas verdeazules. En unas y otras el material nuclear no está rodeado por una membrana; las células de esta clase se llaman procarióticas, nombreque significa quesurgieronantesque las células eucarióticas.
Dimensiones de las células Las células eucarióticas difieren de las procarióticas de otra manera, pues, como mencionamos, el citoplasma contiene una gama más variada de organitos especializados que la de células procarióticas. En consecuencia,sonmásvoluminosas y alberganal núcleo”bueno”y los organitoscitoplásmicostan numerosos y variados, indispensables para las reacciones químicas integradas de las cuales depende la vida celular. Sin embargo, dado que las reacciones enestoscomponentescelularesdeben recibir alimentos y exigen oxígeno, y considerando que estas substancias deben llegar al interior desde la superficie, lascélulaseucarióticasnopodrían existir si fuesen demasiado voluminosas, pues las partes más internas estarían demasiado lejos del exterior para ser adecuadamente nutridas. Por ello, aunque difieren algo en sus dimensiones, hay límites superior e inferior, pues la mayor parte están entre 0.01 mm y 0.1 mm de diámetro. Las células procarióticas (por ejemplo, bacterias), que carecen de núcleo y tienen menor número de organitos, son más pequeñas que las eucarióticas. Sin embargo, debe destacarse que granpartedelosconocimientos acercade cómo funcionan las células eucarióticas a nivel molecular se fundan en los resultados de la investigación efectuada con células procarióticas.
COMPOSlClON BlOQUlMlCA BASlCA DE LOS COMPONENTES CORPORALES Tresdeloscuatrotejidosfundamentalesestán compuestos principalmente por células. Sin embar-
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go, gran parte del cuarto grupo, los tejidos conectivos,contienencélulasycantidadimportantede substancia intercelular no viva. El tejido conectivo seintroduce o estácerca deestructurasformadas por otros tejidos y transporta los vasos sanguíneos que los nutren. Las células reciben los nutrientes por medio de un líquido llamado liquido tisular O líquido extracelular), como explicaremos. En consecuencia, los tres componentes básicos del organismo son: 1) células, 2 ) substancias intercelulares y 3) líquidos. La química de la vida, bioquímica (gr. bios, vida) constituyeuna disciplina aparte.Peroincluiremos en este sitio algunos aspectos, por tres motivos. En primer lugar, en un plan de estudio determinado, la enseñanza de la histología puede preceder a la enseñanza formal de la bioquímica y, en consecuencia, no puede presuponerse que el lector conozca los términos o nocionesde la bioquímicaqueson indispensables para estudiar adecuadamente la estructura y la funciljn de la célula. En segundo lugar, como señalamos, el microscopio electrónico ha descubierto un nuevo mundo amplio de estructura macromolecular organizada dentro de la célula, y el estudio de la forma de estas estructuras, junto con la manera en la cual participan en las reacciones químicas celulares, se ha convertido en terreno más o menos común de la histología y la bioquímica. Ya dijimos que ello ayuda a relacionar la estructura con la función y con la química a nivel microscópico, y que ha motivado el surgimiento del nuevo campo de la biologíacelular.Porúltimo,hayalgunosaspectos de la química de las células, las substancias intercelulares y los líquidos corporales que deben destacarse especialmenteenrelación conlamicroscopia, porquesonnecesariosparacomprendercómose preparan los materiales biológicos destinados al estudio microscópico.
Composición de las células Cuatro clases principales de substancias químicas (aparte de agua, sales minerales y otras substancias que se presentan en concentración muy baja) constituyen las células; a saber: proteínas, ácidos nucleicos (llamados así porque se aislaron inicialmente de los núcleos), carbohidratos y lípidos (grasas). Aquí trataremos únicamente de las proteínas. Los ácidos nucleicos, carbohidratosylípidosserántemadecapítulos ulteriores. Proteínas. De las cuatro substancias principales, las proteínas,aisladamente o en combinación con otras entidades químicas, como carbohidratos para formar glucoproteínas (gr. glykys, dulce) o lípidos (gr. lipos, grasa) para formar lipoproteínas, son los
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INTRODUCCION
componentesprincipalesdelascélulas. En 1838, Mulderenunciólosiguiente: "Sinlas proteínas, la vida sería imposible en nuestro planeta." Las proteínas también tienen gran importancia enhistología porque de ellas depende no sólo el distinto aspecto sinotambiénlasfuncionesdiferentesde la célula. Porejemplo: las proteínasparticipanenlaexpresióndeloscaracteresdistintivos o fenotipos (gr. phainein, mostrar; typos, tipo) de las diversas clases de células, características que permiten a los histólogos diferenciar entre sí los distintos tipos de células, Las proteínas se presentan en forma de moléculas voluminosas (llamadas macromoléculas) constituidas en disposición lineal a partir de bloques fundamentalesllamados aminoúcidos. Hayunos 20 aminoácidos;poseencaracterísticamenteunradical amino ("NH2) y unradicalcarboxilo ("COOH). A s í pues, las proteínas poseen nitrógeno. Las células vegetales tienen la propiedad de sintetizar aminoácidos (y por ello proteínas) a partir de componentes inorgánicos sencillos: agua, dióxido carbónico ynitrógeno. Sin embargo,lascélulasanimalesno puedensintetizaraminoácidosapartirdeestos componentes sencillos, por lo cual para adquirirlos deben nutrirse de vegetales o leche, huevos, pescado o carnes,ytodas las deesteúltimogrupo se han obtenido de animales que han comido vegetales. En el aparato digestivo, las proteínas se desdoblan en aminoácidos que son absorbidos por el intestino hacia la sangre, la cual los transporta hacia las células de las diversas partes del organismo. En las células corporales, los aminoácidos se unen para formar diversas clases de proteínas. A s í pues, las células humanaselaboran sus propiasproteínasapartirde aminoácidos.Comohechocurioso,cadapersona, excepto los gemelos idénticos, elabora algunas proteínas diferentes de las de los demás. Aunque las proteínas también pueden ser utilizadascomocombustibleen las células,loscarbohidratosyloslípidosgeneranlamayorpartede la energía. El papel principal de las proteínas es brindar a la célula la maquinaria metabólica y los materiales con los cuales se elaboran las diversas estructuras en las que se efectúan las reacciones químicas de la vida. Para seguir tratando el tema, hemos de hablar del metabolismo. Papel de las proteínas en el metabolismo. La suma total de las reacciones químicas que se efectúan en una célula y que le confieren las propiedades de la vida constituye el metabolismo (gr. metaballein, cambio,colocarendistintaposición).Algunasde estas reacciones metabólicas entrañan destrucción o produccióndesubstanciacelular. Las primerasse llaman catabólicas (gr. kata, haciaabajo; ballein,
arrojar). Las segundassellaman anabólicas (gr. anaballein, lanzar hacia arriba). En algunas células la actividad anabólica y catabólica está en equilibrio y se dice que tales células se hallan en un estado metabólico estable. Para que haya crecimiento las reacciones anabólicas deben superar a las catabólicas. Las reacciones químicas que participan en el metabolismo son catalizadas por enzimas (gr. en, dentro; zime, levadura), y todas ellas son proteínas. Sin embargo, no todas las proteínas son enzimas, pues algunas, brindan el material estructural a los diversos componentes celulares. Por ejemplo: muchos de los organitos citoplásmicos constan de membranas, constituidas por lípidos enrelaciónconproteínas. Las membranastambiénsubdividen el citoplasma encompartimientos,cadaunocondiferentesfunciones. Estas membranas pueden actuar para mantener determinados componentes separados en la célula e impedir interacciones mutuas con resultados nocivos. Además, las proteínas enzimáticas a menudo se incorporan en las membranas y muchas reacciones enzimáticas ocurren en la superficie de estas membranas. Las enzimas en los organitos o en el citosol entre ellos producen las diversas reacciones mediante las cuales los carbohidratos y los lípidos son metabolizados para producir energía. Ni las proteínas enzimáticas ni las estructurales son estructuras permanentes, pues constantemente están experimentando catabolism0ydebensintetizarsenuevasmoléculas proteínicas para tomar su lugar. Así pues, la vida depende de la síntesis constante de proteínas. Una característicadelasmoléculasdeproteínas de interés particular para la histología es que tienen cadenas laterales que poseen grupos con carga eléctrica;estascargashacenquelasproteínascapten determinados colorantes.
Composición de las substancias intercelulares De no ser por las substanciasintercelulares,habríamosseguidosiendomontonesdegelatina. Las substancias intercelulares son elaboradas casi exclusivamente por algunas células en el tejido conectivo que impregnan a los demás tejidos del organismo y les brinda sostén y nutrición. Para ello se necesitan dos clases de substancia intercelular: fibrosa y amorfa (gr. a, sin; morphe, forma);lasdescribiremos a continuación. Substandas intercelulares fibrosas. El componente intercelular fibroso más abundante se llama colúgena (gr. kolla, cola o pegamento; gennan, producir) porque al hervirla se produce cola. La colágena consiste en fibras de gran resistencia a la tracción y
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se encuentra, por ejemplo, en tendones, que deben resistir a estiramiento al transmitir la tracción de los músculos a ,los huesos. Otra proteína que puede presentarse en forma de fibras es la elastina. Además de elaborar fibras, esta proteína también forma capas llamadas /úminas en las paredes de las arterias. A diferencia de la colágena, la elastina puede estirarse; gracias a ello puede palparse el pulso cada vez que el corazón bombea sangrehacialasarterias,yesteestiramiento esel mecanismo de rebote que hace que la arteria recupere el diámetroprevioentre loslatidoscardiacos. La elastinaessubstanciaparticularmenteresistentey algo de ella persiste todavía en las arterias de momias egipcias. En las arterias, la mayor parte es producida por células musculares y no por células del tejidoconectivo;estoseamplíaen el capítulo 19. En los demás sitios, al igual que en la colágena, la elaboran células del tejido conectivo. Substancias intercelulares amorfas. Estas substancias, a veces llamadas con poca propiedad substancias amotfas, de cemento o fundamentales, contienen carbohidratos, menudo a conjugados a proteínas. En este caso, los carbohidratos son polisacáridos en los cuales ácidos hexurónicos y aminoazúcares están eslabonados alternadamente para formar moléculas de cadena larga llamadas glucosaminoglicanos, nombre que denota cómo estas moléculas consisten en unidades repetidas de disacaridos. Cuando las glucosaminoglicanos están unidas covalentementeaproteínas, se llaman proteoglucanos. Se dan más detalles en el capítulo 8. Como sabe cualquiera que haya espesado una salsa al añadirle almidón de maíz (un polisacárido) y
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calentarla, lospolisacáridospuedenpresentarseen formadesolucionesviscosasyasíestánenestas substancias. Además de formar soluciones viscosas, a menudo llamadas soles, los polisacáridos pueden presentarse en forma de geles, semisólidos ( O prácticamentesólidos). Los solesen la mayor parte del organismo actúan como relleno entre los vasos sanguíneosylascélulas.Algunos geles, como los del cartílago, son lo suficientemente sólidos para soportar peso. Adopten la forma de soles o degeles, es importante percatarse de que las substancias interceMares no fibrosasconservanaguasuficientepara permitirladifusión fácil desubstanciasendisolución (oxígeno y nutrientes) de sitios de concentración alta a los de concentración baja. Composición de los líquidos corporales. Hay tres tiposprincipalesdelíquidosen el organismo: 1) sangre, 2 ) líquido tisular y 3) linfa. La sangre consiste en dos componentes: los elementos figurados y el líquidoalgoviscosollamado plasma, en el cual aquéllos se hallan en suspensión. En todo el organismo,lasangrecirculaportubosllamados uusos sanguíneos, losmáspequeñosconcalibre tanangosto que se llaman capilares (L.capillus; cabello). Los capilares invaden la substancia intercelular tan ampliamente que las células rara vez están lejos de ellos(fig. 1-2). A través de orificios diminutos en las paredes, los capilares exudan un líquido acuoso transparente llamado líquido tisular, extracelular o intercelular, que es más o menos un dializado del plasma sanguíneo. Este líquido baña las substancias intercelulares amorfas,situadasentreloscapilaresylas células(fig. 1-2), y es mantenidoallípormacromoléculasque Fig. 1-2. Esquema en el cual se advierten las vías por las cuales los nutrimentos y el oxígeno en los capilares sanguíneos llegan a las células que no son adyacentes a los capilares, y cbmo los productos de desecho del metabolismo celular se desplazan en dirección opuesta. Las dos vías se basan en la difusión de substancias a través del liquido tisular que baña las substancias intercelulares entre los capilares y las cklulas.
Sangre en capilar
contienencarbohidratos. El plasmasanguíneo dentro de los capilares contiene nutrientes y oxígeno (liberado de los eritrocitos) en disolución sencilla. Dado que estas dos substancias están en mayor concentración en el plasma que en el líquido tisular, difunden alexterioratravés de las paredesdelgadasde los capilareshacia el líquidotisular, y de estamanera llegan alascélulas(flechas grandesenla fig. 1-2). Las células, a su vez,liberanproductos de desecho y, al estar éstos en mayor concentración en el líquido tisular que en la sangre, difunden en dirección opuesta(flechascortas en la fig. 1-2) paraentrar en los capilares y ser transportados en ellos por la sangre. A veces se produce más líquidotisular delque pueden reabsorber los capilares; el exceso es transportado por otro grupo de tubos de pequeño calibre llamados linfúticos, quemásadelanteexplicaremos (ver fig. 8-6). El líquido que absorben (que en realidades líquidotisular) se llama linfa (lat. lyrnpha, agua) en cuanto llega al interior del vaso linfático. Los linfáticos por último comunican con la corriente sanguínea y se vacían en ella.
QUE SE ESTUDIA EN LA HISTOLOGIA Antes de explicar los métodos utilizados en histologia, se necesita una perspectiva adecuada sobre lo que tienen la finalidad de descubrir estos procedimientos. A menudohaynocionesequivocadas,comola que considera a la histología sinónimo de anatomía microscópica. En consecuencia, se piensa quees un temapuramenteestructural que debe limitarse a describir las partes del organismo observadas con el microscopio. Este punto de vista carece de imaginación y es demasiadolimitado; sugerimosque si la histologíahadeconsiderarsetemaestructural, "estructura"habrá deusarseen el mismosentido que en sociología, esto es, para denotar la estructura de las sociedades. Porque la histología en realidad es el estudio dela estructura delas sociedades celulares. Esta noción de ninguna manera es nueva, pues hace más de una centuria el gran patólogo alemán Rudolf Virchow,quien fuede los quemás lucharonpara establecer el carácter de los tejidos y creara la histopatología,describió el organismo como un estado de células. (Tal vez a causa de esta manera de pensar se dedicó a la política y emprendió una segunda carrera durante la cual logró varias reformas.) La estructura de una sociedad de células en el animal multicelular es semejante en muchos sentidos a la estructura de la sociedad en un estado industrializado. Ante todo, hay una división neta del trabajo (función)entre los miembros de las sociedades celulares. A diferencia del ser humano primitivo o de
los animalesunicelulares, losindividuosde una sociedad altamentedesarrolladayanoson un factótumquedesempeña todas las funcionesnecesarias para su supervivencia. La especialización se compra al precio de la independencia y, sea entre pueblos o células, exige sacrificar la capacidad de hacerlo todo parahacer bien pocascosas. En la sociedad desarrollada, los individuos deben intercambiar con sus congéneres los servicios respectivos o los productos de su trabajo. De manera análoga, para que el organismo viva debe haber intercambio constante entre las células especializadas. La necesidad de este intercambio se tornapatentealadvertirque la muerte del cuerpoconsideradoglobalmente puedeseguir rápidamente a la insuficiencia deungrupo de células importantes que dejan de funcionar de manera adecuada. El intercambio rápido entre célulasespecializadas es efectuado por un sistema eficaz de transporte, la corriente sanguínea, hacia la cual las célulasespecializadas liberan los productos particulares y de la cual captan las cosas que necesitan para desempeñar su trabajo. La satisfacción de estas necesidades a menudo se mantiene al paso de la demanda gracias mecanismos a reguladores automáticos. Además, hay dos sistemas de comunicación que regulanlas actividades decélulas especializadas. En primer lugar, está el sistema nervioso que, de manera muy semejante al sistema telefónico, brinda fibrasnerviosassemejantesaalambresconductores apartes del organismodondelosimpulsosnerviosos pueden comenzar o inhibir actividades celulares. Otro sistema regulador exige que células especializadasenvíenmensajesquímicosa diferentesdestinos por el sistema de transporte; estos mensajes químicos, llamados hormonas (gr. hormaein, poner en movimiento o espolear) pueden regular el crecimiento y lasactividadesdecélulas muy alejadas delas que las produjeron. El estado de las células, al igualque el estado de la sociedad, puede ser invadido por enemigos externos:bacterias, virus u otrosparásitos.Algunasestán especializadas para reaccionar a los invasores y desplazarse por la corriente sanguínea hasta el sitio donde existen problemas,con el finde destruirlos. Es interesantetambiénque, enel estadocelular, lapoblaciónsemodificaconstantemente. Muerm célulasviejasquedebensersubstituidas porotras de la misma clase. La población celular en cada porción particular es regulada cuidadosamente por mecanismos que aún no se conocen a fondo. En cuanto hay células suficientes para efectuar el trabajo, cesa su producción mientras no se necesiten. De esta manera, la dimensión delos órganos como hígado, ri-
HISTOLOGIA, SITIO QUE OCUPA EN LASCIENCIASBIOLOGICAS
ñones, estómago, siempre se mantiene en la proporción adecuada. Hay más de 100 clases de células en cuerpo humano,y la mayorparteestán especializadas para efectuar un tipo particular de tarea. Al igual que los anatomistas microscópicos, los histólogos tienen que aprender las características estructurales que,en el estudio microscópico, les permitan identificar clases particulares de células.Tambiéndeseancomprendercómoestascaracterísticas se relacionan con la capacidad para efectuar sus funciones peculiares. Sin embargo, una preocupación adicional es precisar cómo y por qué muchas clases distintas de células pueden nacer dentro de una comunidad celular a partir de un antecesor común y por qué, después que se han formado varias familias celulares, las células en una familia después reproducen únicamente su propio tipo. Ello entraña el estudio de los aspectos relativos de la herencia y el medio celular, temas que explicaremos más adelante.
METODOS BASICOS PARAESTUDIAR HISTOLOGIA Ahora podemos comenzar a comprender el carácter y la amplitud de lo que estudia la histología. En primerlugar, lahistologíaseocupa de precisar y describir la estructura descubierta por todas las clases de microscopios y métodos auxiliares en cada sitio del organismo.Sinembargo, la histología va másallá,puestambién se refiere al estudiode la estructura de la sociedad celular que habita el organismo, o para usar el nombre de Virchow, el estudio del estadocelular.Describiremosalgunosmétodos
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conqueseestudianestosdosaspectosen boratorio.
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Estudio de células in vitro Un método que ha aportado datos valiosos consiste en aislar las células de partes determinadas del organismo y hacer que crezcan (o por lo menos se mantengan) en lo que se llama cultivo celular, donde pueden estudiarse minuciosamente por microscopia y otros métodos. Los medios nutritivos en los cuales en un principio se desarrollaron las células (y que loscuales todavía suelenemplearse)estaban contenidos en recipientes de vidrio. Por eso se dice que los estudios de esta clase se efectúan in vitro, nombre aún empleado aunque en la actualidad las célulassuelencultivarse en recipientes deplástico. En estos cultivos, las células pueden dividirse, moverse, secretar distintas substancias y efectuar muchas de las funciones que hubieran desempeñado en el organismo. Las célulaspueden tornarse incluso más especializadas y expresar nuevas características y funciones in vitro cuando se les brindan condiciones adecuadasdecultivo.Además,valiéndosede técnicas nzicroquinírgicas pueden operarse células in vitro y, por ejemplo, trasplantar elnúcleo de una célula a otra. Asimismo, células de distintos tejidos, incluso de especies diferentes, pueden fusionarse entre sí. Una aplicación de este método es precisar el sexo verdadero de un atleta o un paciente. Otro es medir la toxicidad de una substancia para las células. También se usan mucho para estudiar la especialización celular y los cambios malignos en las células, y, además,son elÚnico métodoéticamente aceptable para experimentar con tejidos humanos. Para preparar cultivos de células, los tejidos suelen disociarse con enzimas proteolíticas, como la tripsina. Las células aisladas de los tejidos se incuban a la temperatura corporal en un medio adecuado, generalmente suplementado con suero. En un medio adecuado, las célulaspuedencreceren suspensión o, sino, en forma de una capa monocelular en el fondo del recipiente de cultivo (fig. 1-3). Pocas células en cultivo pueden seguir dividiéndose más de unos meses. Sin embargo, algunas persisten y proliferan más o menos indefinidamente en el medio de cultivo a causa de algún cambio en la constitución genética; estas células forman las llamadas líneas celularescontinuas; puedenalmacenarseen nitrógenolíquidodurantetiempoimportante después de congelación cuidadosa con agentes crioprotectores (que las resguardan contra el daño mortal por los cristales de hielo). A continuación, pueden comenzarse nuevos cultivos a partir de células desconeeladas.
Una ventaja importante es que las células pueden observarse en un medio bien controlado que remeda eldel organismoperoevitainfluenciascomplejas y variablesqueafectana las células.Sinembargo, también hay una desventaja, pues las interrelaciones que existenenlas células enun tejido sepierden al sacarlasde su hábitatnatural.Dado que cualquier transferenciaa un medio nuevo y artificialobligadamenteafecta la organización y lafunción delas células,no siemprees patente laprecisión con que algunos datos reflejan lo que realmente ocurre en el organismo.
Estudio de las células en cortes histológicos Los métodos in vitro que entrañan aislar los miembros de lassociedadescelulares del medionormal no están realmente planeados para estudiar la vida y la disposiciónviviente de poblaciones celulares. Tampoco son adecuados para observar cambios en estasdisposicionesconla edad o estadospatológicos. Sin embargo, la “sociologíacelular”puede estudiarse por otro método que permite conocer la vida y la disposiciónviviente delas células, por lo menos en cierta medida. Ello entraña cortar rebanadas muy delgadasde tejido(llamadas cortes) y prepararlas para que puedan observarse con el microscopio fotónico o el electrónico. Dado que este método exige estudiar células muertas,aprimeravistapudiera pensarse que no sirve para estudiar la ”sociología” de célulasvivas.Sinembargo,conservalas relacionesestructuralesentrelascélulas y permite observar parte del organismo en distintas edades y en etapas diferentes deactividadfuncional.Valiéndose de los métodosmarcadoresqueexplicaremos, también puede investigarselahistoria de la vida de células marcadas en animales vivos valiéndose de muestras de tejido obtenidas en diversos momentos despuésdel marcado. Este procedimiento permite estudiar lo que ocurre con las moléculas marcadas. En consecuencia, al igual que aprendemos acerca de las sociedades humanas al tomar fotografías instantáneas de la vida de la comunidad en momentos particulares,podemosdeducirmuchascosasacerca de lasociedad decélulas al estudiarcortes de tejidos, tomados de animales experimentales de distintas edades o después dedeterminadosprocedimientos. Estudiode cortesconmicroscopiofotónico. La superficie de corte de un fragmento de tejido, incluso bajo el microscopio,revelapocosdatosde la estructurainterna del tejidoamenos quelaluz pueda transmitirsea travésdel mismo, y ello exige que el tejidose corte en rebanada muy delgada;
además, la rebanada debe ser muy delgada para evitar superposicióndelos diversos componentes tisulares y estudiar claramente células individuales. Por ello, los cortes debentener menor grosor que el espesor de una célula. Así pues, cada corte adopta la forma deuna rebanadatransparente tanfrágil que sólo puede manejarse haciendo que se adhiera a un portaobjetossobre el cualva a teñirse (fig. 1-4, arriba). El corte se protege por un cubreobjetos delgado (fig. 1-4, abajo) sujeto al portaobjetos con un medio de montaje con índice de refracción adecuado. La palabra corte como sueleemplearseen laactualidad denota la preparación montada (portaobjetos, rebanada de tejido y cubreobjetos) y lo utilizaremos indiscriminadamente. El estudiante de histologiaobservará tejidos tomados de todaslapartes importantes del organismo. Preparación de los cortes. Para estudiar cortes de manera adecuada, es útil tener algunos conocimientosacerca de cómo se preparan; en consecuencia, describiremos brevemente las etapas para hacerlos. Obtención del tejido. El pequeño fragmento de tejido delcual vanahacersecortes debe obtenerse con el mayor cuidado (aquí utilizamos el nombre tejido de manerainespecíficaparadenotarunaporción de substancia corporal y no en el sentido histológico estricto que significa uno de los cuatro tejidos básicos). Pinzar o exprimir el tejido con instrumentosromosdeforma su aspecto, de modo que debe cortarse con un bisturí muy afilado y poca presión. El pequeñofragmento de tejido que se obtiene se llama bloque.
Corte
Portaobjetos
Cubreobietos
Fig. 1-4.Arriba, corte teñido sobre un portaobjetos. Abajo. el mismo corte despuésde colocar un cubreobjetos.
HISTOLOGIA, SITIO QUE OCUPA EN LASCIENCIASBlOLOGlCAS
Fijación. El bloque de tejido se sumerge inmediatamente en una solución llamada fijador porque fija la mayorparte de loscomponentes tisulares en su sitio, de modo que no se pierdan durante el manejo ulterior. El bloque de tejido deberá tener POCOS milímetros de grueso, para permitir la penetración rápida del fijador. Los fijadores afectan a los tejidos de manera muy semejante a como la ebullición afecta a un huevo y, en realidad, los tejidos pueden fijarse por ebullición, pero este método es menos adecuado que la fijación química. Los fijadoresquímicosproducen enlaces cruzados o desnaturalización y precipitación de proteínas al substituir el agua con la cual están relacionados. En consecuencia, los tejidos se endurecen. La mayorparte de losfijadorestambiéninactivanlas enzimascelulares.Amenos que se efectúefijación rápida y cabal, parte de las enzimas celulares seguiránactuando de modo que digerirán proteínasy otrassubstanciasmacromoleculares en las células; ellocausa lo quese llama degeneración post mortem y estropea el tejido para un buen estudio histológico. Algunos fijadores conservan mejor los polisacáridos y lípidos aunque, por enlaces cruzados con las proteínas con las cuales suelen guardar relación, los fijadores comunes también conservan algunos de los polisacáridos, incluso parte de la grasa que de otra manera pudiera escapar durante la elaboración ulterior del material. La mayorparte de los fijadores también son antisépticos adecuados y de esta manera matan bacterias y otros agentes que causan padecimientos que se presentan en tejidosinfectadosy pudieran entrañar peligro para la salud de quienes los manejan. Los fijadores adecuados pueden incluso aumentar la captación de colorantes por los tejidos. Hay fijadores especiales para la conservación de células o componentes tisulares específicos; se enumeran en los tratados sobre técnicas histológicas. Probablemente el más usado para trabajos sistemáticos sea la solución al 4 por 100 de formaldehido, amortiguada a pH neutro. Preparación de cortes con la técnica de inclusión en parafina. Deshidratación. Una persona ingeniosa, habiendo observado cuán fácil es cortar rebanadas delgadas de una vela tuvo la idea de infiltrar el tejido con cera de modo que pudiera cortarse en rebanadasfinas,comounavela. Sin embargo,la mayor parte de los tejidos poseen abundante agua, que no es miscible con la cera, particularmente las ceras de parafina que se emplean sistemáticamente. Para introducir la cera en los tejidos primero debe eliminarse el agua. El procedimiento consagrado por el tiempo para lograr lo anterior consiste en sumergir el bloque de tejido fijado primero en una s o h -
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ción poco concentrada de alcohol en agua y después en soluciones progresivamente más concentradas de alcohol hasta pasarlo finalmente por dos baños de alcoholabsoluto(100por loo), después de locual desapareceporcompletoelagua. Ello completala deshidratación. Después, seemplea otraetapallamada aclaramiento. Aclaramientoeinfiltración. Los agentes de aclaramiento, por ejemplo, xilol, son solubles en parafina y alcohol. Del alcohol absoluto, el bloque de tejido se hacepasarporcambiossucesivos de xilol hasta que el alcohol es reemplazadopor xilol. El bloque se coloca en parafina fundida y se deja reposarhasta que todo el xilolha sido substituidopor parafina. Esta etapa se llama infiltración. Inclusión y corte. Después que el bloque de tejido ha experimentado infiltración completa por parafina, se deja endurecer esta última y el exceso se recorta. El bloque incluido se monta en un instrumento de cortellamado microtomo (fig. 1-51, equipadocon un mecanismo de avance que puede ajustarsepara brindar grosores distintos de corte, y con una cuchilla muy cortante y resistente que guarda semejanza con la antigua navaja de afeitar del barbero. Los procedimientos de fijacióne inclusión tornanalos tejidos lo suficientemente duros para hacer cortes lo bastante delgados para brindar preparaciones lo suficientementedelgadaspara estudio microscópico. Como puede advertirse en la figura 1-5, los cortes que salen de la cuchilla están unidos entre sí en forma deun listón, pues el borde de cada corte se adhiere al siguiente. Cada uno de los cortes puede separarse valiéndose de pinzas cuando la tira se hace flotar en agua. Grosor de los cortes. En lamicroscopiafotónica ordinaria, los cortes no deben exceder de 5 a 8 micrómetros de grosor. Un micrómetro es 0.001 mm m ) y se presentapor el símbolo p m (en la literatura anterior se llamaba micra y el símbolo era p). Cuando se necesita un corte más delgado, el tejido se incluye en plástico o resina epóxica y no en parafina. Los cortesdelgados paramicroscopiofotónico suelen tener grosor de 1 p m; cuando los cortesse hacen de tejidos congelados (ver más adelante) y no de tejidos incluidos, no pueden prepararse tan delgados y, en consecuencia, suelen cortarse con aproximadamente 10 p m de grosor. Tinción y montaje. La tinción de corteshechos con la técnica de inclusión en parafinaplantea un problemaadicional, pues loscolorantes se usan en formas de solucionesalcohólicas u acuosas.Por ello, antes de teñir un corte, la parafina que lo infiltradebeeliminarse y substituirseporagua.Para ello, se hace que el corte se adhiera a un portaobje-
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lNTRODUCClON
Bloque de parafina
Tira de parafina
Fig. 1-5. Obtención de unatiradecortesdeparafina incluidas tres piezas; los contornos de las tres pueden sí para formar la tira.
con el microtomo. En el bloque de parafina están observarse en cada uno de los cortes que se adhieren entre
tos y se sumerge en xilol para eliminar la parafina y exacto del tejidoenfermo. Ellopermite alcirujano despuésen alcoholabsolutoparaeliminar el xilol. terminar la operación dela manera más adecuada A continuación se hace pasar por alcoholes de con- para el padecimiento que haya. En laactualidad,loscortesporcongelaciónsuecentracióndecrecientey por últimoagua. Trasla desecación, el corte (aún en el portaobjelos) está lis- len hacerse enel criostato, aparato que enfría todo to paralatinciónconcolorantes en solución alco- el microtomo y el bloque de tejido de modo que la hólica o acuosa. Despuésdela coloración, el corte operación completa de corte puede hacerse a tempese hace pasar por alcoholes de concentración crecien- ratura inferior a cero. Además de la rapidez, los cortes por congelación te hasta llegar al alcohol absoluto, y después por xiespeciales deestulol. Entonces, puede montarse en un medio soluble tienen otrasventajasparatipos dios.Sinembargo, en términosgenerales,acausa en xilol. Por último, se comprime firmemente sobre el corte un cubreobjetos; de esta manera queda una de que los cristales de hielo dañan el tejido, los cortes por congelaciónsonmenossatisfactoriospara preparaciónpermanente(fig. 1-4, abajo). Preparación de cortespor latécnicade congela- uso general que los preparados con la técnica de inción. Este método es mucho más rápido que en la téc- clusiónen parafina.Además,paraconservación y nica de inclusión en parafina y, en consecuencia, tinción adecuadas, el tejido siempre debe fijarse ansueleemplearse cuando,duranteunaoperación, el tes de la congelación ello suele hacerse si el tiempo lo permite. cirujanodeseaqueseefectúeexamenhistológico (por ejemplo, en una masa de tejido que pudiera ser canceroso). Se extirpa un bloque de tejido de la ma- Por qué se tiñen los cortes sa y lopreparainmediatamente un histopatólogo quien, al examinar el corte teñido bajo el microscoLos diversoscomponentesdelascélulasvivas pio, enunos minutos indica al cirujano el carácter tienendensidad ópticasemejante. Por lotanto,to-
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dos disminuyen la amplitud de las ondas luminosas que los atraviesan en medida muy parecida y ninguno tiene aspecto más pálido o más obscuro. Sin embargo, debe mencionarse que los componentes celulares modifican la fase de la luz que los atraviesa en medida distinta, y esta propiedad se aprovecha enel microscopio de contraste de fase para observar tejidosnoteñidosy célulasvivas, como se explicará más adelante en este capítulo. Sin embargo, la forma, tradicional de lograr contraste suficiente entre los distintos componentes de las células y los tejidos para poderlos diferenciar con el microscopio fotónicocomún consisteenemplearsubstancias que en histologíasellaman colorantes. Estos suelenser captados en medida distinta por diversas células y componentes tisulares y pueden actuar de dos manerasgenerales parabrindarcontraste. En primer lugar,cuandouncomponenteabsorbeabundante colorante, aumenta la densidad óptica y disminuye la amplitud de las ondas luminosas que lo atraviesan. Asípues,tieneaspecto másobscuroque 10s componentesqueabsorbenpococolorante. En segundo lugar, el colorante absorbido imparte su color a la luz que sale del componente que lo absorbió. En este segundo aspecto, la coloración para microscopiofotónico (MF) tieneventajasobrelatinción para microscopioelectrónico (ME), pues lo que se llama coloración o tinción en el microscopioelectrónico puede aumentar la densidad electrónica de los componentes de los tejidos pero no brinda color alguno.
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de medicamento y comenzó a experimentar con arsenicales. Porilltimo, descubrió uno que llamó Compuesto 606; llegó a conocerse después como "bala mágica" porque parecía tener efecto intenso y selectivo sobre la espiroqueta que causa la sífilis, y se convirtió en el fármaco general para tratar la enfermedad hasta que fue desplazado por la penicilina. En 1932, Domagk Continuó la misma clase de investigación de colorantes terapéuticos. Entre otros, investigó los efectos de u n Colorante rojo llamado Prontosil en ratones infectados por una C e pavirulenta debacterias(estreptococo) y descubrió que los ratones se restablecían. Después puso a prueba el colorante en pacientes de infecciones eStreptOCócicas y bacterianas de otra indole y advirtió que tenía lo que parecía ser efecto curativo maravilloso. Pronto descubrió, sin embargo,que el efecto del Prontosilno dependía de captación Selecllva del Colorantepor las bacterias. En realidad, era convertido en el organismo en otro compuesto llamado sulfonamida, que, sin em bargo, trastorna selectivamente el metabolismo d e algunas bacterias. Las sulfonamidas fueron los primeros de los fármacos "maravillosos" del siglo XX.
En losprimerosaños del microscopiofotónico, los cortes se teñían con un solo colorante. Después, se tomó corriente emplear dos colorantes, el primero que teñíaalgunoscomponentesydespués otro que teñía los restantes con un color contrastante. Se ensayaron muchas combinaciones, pero la que soportó la prueba del tiempo y hoy se emplea sistemáticamente para teñir cortes utilizados por estudiantes de histologíaehistopatologíaconsisteen hematoxilina y eosina (Hy E). La hematoxilina, como se extrae de su fuente natural (lamaderarojopardusca del árboldeCamMencionaremos un tema interesantepara los estudiantes de medicina. Conforme se produjeron más y peche, nativo de América Central) es colorante démás colorantes, algunos parecían tener efectos muy es- bil. Cuando se "maduran" extractos de hematoxilipecíficos, lo cual despertó la esperanza de que algún na se forma otro colorante llamado hemateína, que día pudiera encontrarse un colorante que s e combinara es el agente de tinción en las soluciones de hematocon microorganismos patógenos en el organismo y los xilina. Sin embargo, nilahemateína es coloranbe matara sin que perjudicara las células corporales, Por muy eficaz a menos que se utilice en combinacih la investigación de esta posibilidad se hicieron dos des- con lo que se llama mordente, que en este caso es cubrimientos médicos mayores y se comenzó la ciencia un ion metálico. Cuando se emplea el ion A l + + + el actual de la quimioterapia. Cuando PaulEhrlich (1854-1915)eraestudiante de complejo formado se llama hemalum o hematoxilim medicina, ideó u n método por virtud del cual en los y alumbre y presenta un color púrpura azul bastancasos de tuberculosis podía hacerse unatinción que te intenso. colorearaespecíficarnenle las baclerlascausales del Hay varias clases de hemateinas muchas de las cuapadecimiento. Se sintió tan interesado por este descu- les llevan el nombre de sus descubridores. La hemabrimiento d e que un colorante pudiera tener acción es- teínatambiénpuedecombinarseconotrosiones pecífica que dedicó muchos años a poner a prueba un colorante tras otro en animales infectados por distintos metálicos y producir otros colorantes de hematoxibmicrOOrganiSmOS patógenos para descubrir alguno que na, pero la hematoxilina y alumbre es la que suele pudiera matar a los gérmenes y dejar indemnes a las emplearse en la coloración "H y E". El segundo coCélulas corporales.Despuésde años de trabajo, des- lorante empleado es de síntesis, la eosina, que concubrió uno (rojo trípano) que sólo tenía efecto sobre una fiere color rosado a rojo, generalmente a los compoclase de tripanosoma. Sin embargo, leyó entonces en nentes que no captan mucho la hematoxilina. Como unarevista cómo podía prepararse arsénico en forma la coloración adecuada es tanto arte como ciencia,
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INTRODUCCION
se necesita experiencia para obtener los colores y la profundidad de tinción óptimos. Basofilia y acidofilia. En los cortes teñidos con H y E, se dice que las substancias coloreadas por hematoxilina son basófilas, en tanto que las que se tiñen de color rosado a rojo con la eosina se denominan acidófilas. Es útil saber lo que significan estos nombres por su uso frecuente en histología. Basofilia significa afinidad por un colorante básico, y, a la inversa, acidofilia significa afinidad por un colorante ácido. En realidad,loscolorantesácidosybásicosson sales neutras, cada uno de ellos con su propio radical ácido y básico. En los colorantes bhsicos, el color depende del radical básico, yenlosácidosdel radical ácido. En la actualidad, estos colorantes se llaman más a menudo en términos de la carga que llevan sus moléculas. El radical básico coloreado de un colorante básicollevacargapositiva y,en consecuencia, se comportaría como catión durante la electrólisis. Los colorantes básicos son, en consecuencia, colorantes catihnicos, y, a la inversa,loscolorantes ácidos a menudo se llaman colorantes aniónicos. El color en el colorante básico hemalum o hematoxilina y alumbre está en el complejo catiónico de hemateína con A l + + + del mordente utilizado (que tiene carga positiva). El color en la eosina, por otra parte, depende del radical aniónico (que lleva carga negativa). Los componentes tisulares se teñirán de colorantes ácidos o básicos según posean sitios suficientes de carga eléctrica para conjugar los radicales de colorante con la carga opuesta. Así pues, los componentes basófilos tienen cargas aniónicas (negativas) suficientes para conjugar los cationes coloreados del hemalum, en tanto que los componentes acidófilos tienencargascatiónicas (positivas) suficientes para conjugar los aniones de color de la eosina. Tindón de las células con hematoxilina. En células teñidas con H y E, algunos componentes nucleares son teñidos por la hematoxilina y, enconsecuencia,tienencolorazulapúrpura. La afinidad hacia la hematoxilina depende de la concentración de ácidos nucleicos, de los cuales hay dos clases, el ácidodesoxirribonucleico (DNA)y el ácidoribonucleic0 (RNA), loscualesseexplicanminuciosamente en los capítulos 2 y 3. Los dos componentes del núcleo que se tiñen de azul son la cromatina y los nucléolos. La cromatina suele presentarse en forma degránulo en el jugonuclear. La membrana nuclear también parece teñirse, pero ello depende de la cromatina que se adhiere a la superficie interna, pues, como puede advertirse en la figura 4-2, si antes de teñirse el corte se trataconunaenzima,
DNAasa (que degrada el DNA), no hay tinción relacionada con la membrana nuclear. En segundo lugar, los nucléolos se tiñen de azul. Como se advierte en la figura 4-2, parte de la tinción depende del DNA, pues la coloración también disminuye con el tratamiento previo con DNAasa. Sin embargo, algo de la tincióndepende de la RNA (que, claro está, no es eliminado por la DNAasa). El citoplasma también puede poseer acúmulos de substanciaquesetiñedeazul.Comopuedeapreciarse en la figura 4-2, siguen tiñéndose después de tratamientoconDNAasa, locualcompruebaque poseen RNA. Las funciones de DNA y RNA en los sitios respectivos serán el tema principal de los capítulos siguientes. Tinción de las células coneosina. En algunas células, que explicaremos más adelante, hay gránulos citoplásmicos específicos que se tiñen intensamente con eosina. Sin embargo, en la mayor parte de las células son las proteínas estructurales las que se tiñen de color rosado a rojo. La magnitud en la cual se tiñen estas proteínas es modificada en cierta medida por el pH de la solución colorante. Ello depende deque en distintascircunstanciasfisiológicaslas proteínas pueden actuar como ácidos o bases en el organismo y de esta manera neutralizar el exceso de ácido o base;asípues, se diceque son anfóteras (gr. ampho, ambos). Cuando el pH del organismo tiende a tornarse alcalino, las proteínas compensan lo anterior al actuar como ácidos y restablecen las cifras neutras del pH. A la inversa, cuando el pH se desplaza al lado ácido, las proteínas funcionan como bases y restablecen el balance del pH. Así pues, las proteínassonunode lossistemas amortiguadores que mantienen el pH neutro en el organismo. Ello significa, además, que en lo que se refiere a la coloración, el número de sitios aniónicos o catiónicos en las moléculas proteínicas utilizables para reaccionar concolorantescatiónicos o aniónicos se modificará según el pH. Cuando, por ejemplo, el pH de la soluci5n colorante estádel ladoácido,hay mássitios catiónicos utilizables para conjugar la eosina, coloranteaniónico.Si,porotraparte, la solucióncolorante estádelladoalcalino,existen más sitios aniónicosutilizables paraconjugarcolorantes catiónicos. Además, proteínas individuales pueden variar respecto al número de sitios utilizables a un pH dado para absorber estos colorantes. Por ejemplo: al pH en el cual suele efectuarse la coloración, hay sitios catiónicos suficientes en las proteínas de un hepatocito para conjugar eosina que tiñe el citoplasma de color rosa obscuro y colorea las proteínas en los eritrocitos de rojo. El citoplasma de otras clases de cé-
HISTOLOGIA,SlTlO QUE OCUPA EN LAS ClENClASBIOLOGICAS
lulas se tiñe de colorrosado muy pálidoamenos que la coloración se efectúe a pH más ácido. Otros colorantes e histoquímica. La base química de la tinción es un tema complejo y la explicación anterior se presentó para el estudiante que no tiene conocimientos de bioquímica.Debedestacarse que no todos los métodos de tinción se basan en la conjugación de moléculas de colorante con carga eléctrica a sitios de carga eléctrica opuesta. A veces se utilizan reacciones químicas conocidas parainvestigar el carácterquímico de los componentes tisulares. En términos generales, en los sitios de reacción se generan un producto coloreado o un aumento de la densidad óptica, que indicanlapresencia de un grupoquímicoespecífico. La ciencia de esta clase de coloración se llama histoquímica, y lareacciónquímica dela cual depende recibe el nombre de reacción histoquímica. En este tratado se encontraránotrosmétodos de coloraciónhistoquímica en los sitios donde han contribuido a proporcionar datos valiosos acerca de células y tejidos.
Algunas consideraciones teóricas acerca del microscopio fotónico Usarconinteligencia el microscopiofotónico es tanimportante en histología, que debenconocerse
Fig. 1-6.
Microscopiofotónicocon l a s partesque lo componen. (CortesíadeCarlZeiss Co.)
Y MEDlCAS Y COMO SE ESTUDlA
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de antemano sus posibilidades y limitaciones. En primer lugar, claro está, amplifica las cosas. El microscopio compuesto es, en realidad, un sistema de amplificación de dosetapas en el cuallamuestra es amplificada inicialmente por un sistema complicado de lentes en el objetivo, y después por una segunda lente en el ocular. El sitio de estas dos partes ópticas del microscopio puede observarse en la figura 1-6. La amplificacióntotal del instrumento es sencillamente el producto de las amplificaciones del objetivo y del ocular. La segunda característica es que permite observar más detalles. Nunca se insistirá demasiado en la importancia de estapropiedad, pues amenos quela claridad de detalle vaya a la par del aumento de las dimensiones,la imagen se tornacada vez más borrosa y vaga. En consecuencia, debemos diferenciar entre el grado en el cual las dimensiones de un objeto se presentanaumentadas en laimagen, lo cual se llama amplificación, y el grado enel cual los detalles del objetoson reproducidosfielmenteen la imagen,loquerecibe el nombre de resolución. La resolución esel grado de separación que puede advertirseentrepuntosadyacentes(detalles) de la muestra.Cuantomenossealadistancia que puede percibirse entre dos puntos, tanto mayor detalle habrá en la imagen. Es muy probable que el lector ya haya tropezado con un problema de resolución en el salón de clases al tomar notas cuando el instructor que ilustra la clase con esquemas dibuja dos puntos muycerca entre sí enel pizarrón.Aunquelosdos puntos pueden advertirseclaramentecomoentidades separadas por los estudiantes sentados en las primeras filas, el instructor tiende a olvidar que quienes están enel fondo del. salón de clases los observaráncomo un solopunto. Vistos de cerca,los puntos se observan como entidades diferentes a simple vista únicamente si están separadas por una distancia de 0.2 mm (200 pm), o más; pero, si se utiliza un microscopio de l u z bueno, pueden diferenciarse entre sí puntos que están separados por 0.25 pm; esta distancia es la mínima perceptible entre dos detalles dados en un objeto valiéndose del microscopio fotónico y representa el limite de resolución. La fidelidadconla cual el microscopioreproduce los detalles que se presentan en lamuestra es limitada, porque la resolución es función de lalongitud de onda de la energía (luz) empleada para iluminación. La únicaforma de salvar esta limitación particular es emplearenergía de longitud de ondamenor,lo que, como veremos, puede lograrse si se utiliza un haz de electrones en lugar de rayos luminosos. El otro parámetro óptico que rige el detalle de la imagen será la proporción del detalle visual poten-
20
INTRODUCCION
r
onda A 1 I
Longitud de 1
2 &1/8A I
1
de diferencia de fase
4
x
L3/81 de diferencia4
I
t
I
1
I
,
de fase
$1/2 dediferencia fasede
I
I
onda
B I
1 I
.
4 I
onda
A + B 2 interferencia construtiva
A )3
4 interferencia destructiva
"-4
Fig. 1-7. Esquema de cómo las ondas luminosas interfieren entre sí y aumenta o disminuye la amplitud de las ondasresultantes.
cia1 de la muestra que puede entrar enel objetivo. Los detallesópticamentedensos enla muestradisminuyen la amplitud de las ondas luminosas que se extienden a partir de ellos entodas direcciones. Sin embargo, no toda esta información visual potencial puede utilizarse para formar la imagen, pues ésta es producidaúnicamente por los rayos lumínicosque entran en la vía óptica del microscopio. La proporción de rayos luminosos utilizados para formar detalles delaimagen es regida porla dimensión de abertura dela lente del objetivo, quedependedel ángulo del cono de rayos luminosos aceptado por el objet1.o desde el condensador. Cuanto másgrande sea el ángulo de este cono, tanto mayor será la proporción de detallespotencialesreproducidos en la imagen. El grado de abertura (fracción del frente de onda admitido) se expresa como abertura numérica (AN) de la lente* y su valor está grabado en cada objetivo,junto alaamplificación. De laabertura numérica dependen nosólo el detallesinotambién la nitidezde laimagen.Pararesoluciónmáximae iluminaciónadecuadaaunaamplificación dada, es importanteque la AN delalente del condensador sea lo más igual posible a la AN del objetivo. En la práctica, resulta que no pueden advertirse más detalles si laamplificacióntotal excedede 1 000 x la 'La abertura numérica (AN) de una lente se calcula a partir del semibnde abertura, esto es, el ángulo entre su ejeóptico y los rayosmás inclinadosde luz quepuedeaceptar. El ángulo seexpresacomo un valor de seno (para hacerlo numérico) y se multiplica por el índice de refracción delmedio(aire o aceite) entre la muestra y el objetivo. El producto da la AN de la lente. La resolución que puede obtenerse con un objetivo está en razón dinxta de la longitud de onda de la luz utilizada para iluminación y estáenrazóninversadela AN del objetivo. La brillantez del campo está enrazóndirectadelcuadradodelaaberturanumérica. &o
AN del objetivo. La amplificaciónmáxima útil del microscopio de luz es de aproximadamente 1 400 X .
Microscopio de contraste de fase Señalamos que los componentes de las células tienendensidad óptica muy semejante,por lo cual si no setiñen no afectan a la amplitud de la luz que los atraviesa lo suficienteparapermitirdiferenciarlos entre sí con el microscopio fotónico común. Sin embargo, los diversoscomponentescelularesmodifican en distinta medida la fase de las ondas luminosasquelosatraviesan,perolasdiferencias de fase en la luz que llega al ojo no pueden diferenciarse entre sí. Está plenamentecomprobadoquelasondas luminosas, al igualquelas ondas de agua, pueden presentar interferencia mutua para aumentar o disminuirlaamplitud de-las ondasresultantes, como se observa en la figura 1-7. En consecuencia, silas diferencias de fase se convirtiesen en diferencias de amplitud, podrían diferenciarse distintos componentes celulares entre sí valiéndose del microscopio sin necesidadde tinción, lo cualpermitiríaobservara las células en estadoviviente. Ello selogra enel microscopio de contraste de fase y enel microscopio de interferencia. En ambas clases de instrumento es necesarioemplear dos grupos de ondas, que se combinanentre sí paracreardiferencias de amplitud de los rayosluminosos quellegan al ojo desde distintos componentes celulares. Ello se efectúa en el microscopio de contraste de fase (el más empleado) valiéndose de dos conjuntos de ondas luminosas, la de la luz incidente en la muestra y la difractada por la muestra. Los dos grupos de ondas se recombinan
HISTOLOGIA, SITIO QUE OCUPA EN LASCIENCIASBIOL0C;ICAS
enel objetivo, donde interfieren entre sí en distinta medida, de modoquelaamplitud de la luzde los diversos componentescelulares es diferente y, en consecuencia, son observados como objetos pálidos u obscuros, como se advierte en la figura 5-10.
Consejos generales para observar cortes Antesde colocar un corte en laplatina del microscopio,hay que adoptar una posicióncómoda. Después,lapreparación se observacontrala luz a simple vista. En primer lugar, se descubrirá el lado del portaobjetos enel cual está el cubreobjetos y así, de esta manera, se evitará colocar el portaobjetos invertido sobre la platina. En segundo lugar, se apreciará si el cubreobjetos está sucio o tiene aceite de inmersión y se podrá limpiar. En tercer lugar, si se desconoce la fuente del corte, por ejemplo, en un examen práctico, a menudo se tiene una buena orientación acerca de estructura u órgano delque se obtuvo, especialmente cuando se han estudiado cortes de muchos tejidos y órganos. En seguida, hay que resistir a la tentación de utilizar inmediatamente la mayor amplificación. Se dice que un famoso histopatólogo quitó todos los objetivos de gran aumento de los microscopios que utilizaban sus estudiantesgraduadoscon elfindeque apreciaran plenamente el gran valor del objetivo de pocoaumentoparadiagnosticarestadospatológicos. La amplificación mínima posible se emplea, entre otras cosas, para descubrir una zona grande del corte de modo que, al mover la laminilla, es posible examinarcadaparte del corte.Confrecuencia la orientaciónmásimportanteacerca del sitio del organismo del cual se tomó el corte (importante en los exámenes prácticos incluso en histología normal), el carácter del estado,patológico(importanteparala histopatología diagnóstica), se advertirá sólo enun segmento pequeño del corte, y éste podría pasar fácilmente inadvertido si no se investigara inicialmente toda la pieza de manera cabal con el objetivo de pocoaumento.Además,estainspecciónpreliminar con el objetivo de pocoaumentoa menudo revela la zona óptima para investigación ulterior con mayoraumento.Decuando en cuando es ventajoso utilizar amplificación todavía menor que la obtenible con el objetivo de aumento mínimo, con el fin de salvar la brecha entre lo que puede advertirse a simplevista y el aspectoconpocoaumento de un corte particular. Ello puede lograrse al utilizar un ocular, destornillado cuidadosamente del microscopio e invertido,comolupasencilla. Objetivo de granaumento. No debeserproblema cambiar el objetivo de gran aumento para exa-
Y MEDICAS Y COMO SE ESTUDIA
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minar el áreacentradacon el objetivo de POCO aumento. Sin embargo, si no puede enfocarse el objetivo de gran atmento, es probable que el portaobjetos esté invertido y, enconsecuencia, la preparación esté demasiadolejospara ser enfocadacon gran aumento. Objetivo de inmersión en aceite.Debeacercarse muchoalportaobjetos,porlo cual hay peligro de que lo golpee y lo rompa o bien se rompa el objetivo al enfocarlo. Una manera de enfocar sin peligro el objetivo de inmersión en aceite es ésta: después de centrarlazonaparticularquevaaexaminarse con el objetivo de granaumento, se eleva el tubo del microscopio o se baja la platina con el tornillo de ajuste rnacrométrico y se coloca en su sitio el objetivodeinmersión en aceite.Secolocaunapequeña gota de aceite en el portaobjetos sobre el centro del condensador.Mirandolaparteinferior del objetivo de inmersión en aceite por un lado del microscopio, se eleva la platina o se baja el tubo hasta que el objetivo penetra en la gota de aceite. En este sitio,la lente de inmersión en aceite aún está por arriba del punto de enfoque. Mirando por el ocular, se baja lentamente el tubo del microscopio o se eleva la platina con el tornillo de ajuste micrométrico hasta qus se enfoca el campo. Si ello no ocurre con una o dos vueltas del tornillo de ajuste fino, lo mejor es suspender el procedimiento y preguntarse si algo ha salido mal. Deben tomarse en cuenta dos posibilidades;a sa.ber: quizánohayaunaparteteñida del corte bajo el área muy pequeña visible con el objetivo de inmersión en aceite, o el objetivo puede estar aún por debajo del nivel en el cual hay enfoque. Si puede advertirse algo de colorpor el ocular, debe descartarse la primeraposibilidad, y siel colorse tornamejordefinido al enfocaradicionalmente,lo más probable es que el objetivo aún esté por arriba del plano de focoy queel tubo pueda bajarse un pocomás.Sinembargo,cuandohaymotivopara dudar de lo anterior, la platina debe bajarse o subirse el tubo, se limpia el aceite del objetivo y del cubreobjetos, vuelve acentrarse la zonacon el objetivo de gran aumento y se repite el procedimiento. Siempre conviene proceder con gran cautela hasta adquirir experiencia. Limpieza de las partes ópticas. Siel campo observadopareceirregularmenteturbio o cubiertopor manchitas, puede ocurrir lo siguiente: 1) el portaobjetos cle la preparación puede estarsucio, 2) el objetivo puede estar lleno de aceite, 3) los oculares pueden estarsucios o 4) la lente superior del condensador puede estarsucia. Si laturbiedad o las manchai se mueven al hacer girar un ocular, el problema resideen éste.
22
INTRODUCClON
Fig. 1-8. Puedeutilizarse un indicador enel ocularpara señalar una estructuradeterminada enel corte quese observa.
La lentesuperior del ocularpuedelimpiarse soplando sobre ella y puliéndola muy suavemente con papel especial para lentes. Sin embargo, a menudo quedanmanchasdesuciedad y debeneliminarse con un chorro de aire seco, por ejemplo, el de una pera de caucho que se tiene para ese fin. El aceite sobre el cubreobjetos o el objetivo puede limpiarse suavemente con un papel o un lienzo suave con un poco de xilol. Adaptación de un indicador. La forma óptima para que un instructor identifique o demuestre algo en un corte es utilizar un indicador adaptado a uno de los oculares, como puede advertirse en la figura 1-8. En el tipo ocular de los microscopios antiguos, había un diafragma en el cual podía pegarse con cemento un pedazo corto de pelo (fig. 1-9). Sin embargo, los oculares en algunos de los microscopios actuales carecen de este diafragma. Si eldel lector es de esta clase, conviene que tenga un ocular de tipo antiguo provisto de un indicador y emplearlo, con el fin de poder señalar cosas determinadas en los cortes.
tador, supongamos, por ejemplo, que a cada persona de un grupo que nunca ha visto un huevo se muestreuncortediferentedeunhuevoduro,como se aprecia en la figura 1-10. ¿No es verdad que cada uno tendrá una noción diferente acerca de la estructura de todo el huevo? A causadeestadificultad parainterpretarcortesúnicos, los histólogoshan dedicado mucho tiempo y esfuerzo para establecer la estructura microscópica de las diversas partes del organismo. Ello solía hacerse al reconstruir la parte de la que se tomaron los cortes, lo cual equivale a reunir las rebanadas de huevo. Se necesitaba cortar toda la pieza.Cadacorteconsecutivo (seriado) se numeraba, teñía y proyectaba de modo que pudiera hacerse una réplica en cera o plástico de grosor adecuado (y gran amplificación). Las réplicas se juntaban en la sucesión adecuada para formar un modelo en gran escala, en el cual podía advertirse a simple vista la estructura de las partes que interesaban. Podían hacerse incluso cortes en el modelo para facilitar la observación de la disposición interna. El segundoproblemadeinterpretaciónescómo reconocerdiversasestructuras,cuyasformasanaSeRalador en eloculardelmicroscopio
T-
Pelo adherido al
diafragma
INTERPRETACION DE LO QUE SE OBSERVA EN LOS CORTES Hay dos dificultades principales al tratar de interpretar el aspecto de los cortes. En primer lugar, un corte es sólo una rebanada que no basta para permitiralobservadorvisualizarlaestructuradela cual se obtuvo. En realidad, puede ser muy desorien-
Fig. 1-9. Si el armazón delalente superior sedestornilla del ocular, se observará como en la figura superior y puede pegarse un pelo aldiafragma. El dibujoinferior muestrala posición del pelo enun corte longitudinal del ocular.
HISTOLOGIA, SITIO QUE OCUPA EN LAS CZENCIAS BIOLOGICAS Y MEDlCAS Y COMO SE ESTUDIA
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Las rebanadas delgadas cortadas de un tubo recto, como se observa a la izquierda de esta flgura, tienen el aspecto que se aprecia abajo cuando se montan en portaobjetos
tómicasmacroscópicas se conocen, fundándoseen el aspecto de cortes aislados. Daremos algunos ejemplos.
Tubos transversal
Sabemos que en el cuerpo humano hay abundantes tubos de diferentes clases y dimensiones. Los vasos sanguíneos son tubulares y se observan en prácticamente todos los sitios. En lospulmones hay tubos aéreos y en muchos órganos también hay tubos (llamados conductos) quetransportansecreciones de un sitio a otro. La linfa también cursa por tubos. La dificultad principal para identificar tubos es que en un corte dado pueden haber sido cortados longitudinal,oblicua o transversalmente. En lafigura 1-11 se muestra cómo las partes de un tubo recto en un corte pueden tener aspecto variable según como se cortó el tubo. El aspecto de algunos cortes por un tubo curvo enun corte determinado puede ser aún másdesorientador(fig. 1-12).
Cortes longitudinales
Separaciones En muchosórganoshay abundante tabiques o separaciones (también llamados septos; lat. saeptum,
I
n
Fig. 1-11. Esquemaque muestra cómo los cortes por tubos rectos en distintosplanospresentan aspectodiferente.Adviértase queesinclusoposible hacer un corte longitudinal del tubo sin que en éI aparezca su luz.
pared) que dividen al órgano en zonas más pequeñas. Aunque estas áreas pueden tener en general las mismas dimensiones, quizá no parezcaasí enun corte, como puede demostrarse al cortar una naranja en distintosplanos(fig. 1-13).
Nervios Losnerviosa
menudo seobservan enlos
cortes
y, asimismo, pueden cortarse en distintosplanos.
Fig. 1-10. Esquema en el cual se muestra cómo al cortar un objeto en distintos planospuedentenersediferentesimpresionesde su estructura.Obsérvese que los cortes transversales por A y B difieren entre sí y de los cortes longitudinales por C y D.
Dado que son muy semejantes a cables que contienen muchosalambresaislados,recordar el aspecto de los cables observados por el electricista aficionado que loshacortado en distintosángulosayudaráa interpretar el diferente aspecto de los nervios seccionadosen distintosplanos(fig. 1-14).
24
1NTROVUCClON
c
'B
Corte transversal
\<">++
Corte longitudinal :..... .
Fig. 1-12. Esquemaque muestra los distintos aspectos de cortes hechos por un tubo curvo en distintos niveles.
Cordones Sienun corte el observador apreciara una hilera de células que se extienden a través del campo, de la forma mostrada en la porción superior delafigura 1-15, pudiera suponer que es una sola hilera o cordón de células.Sinembargo,paratodoslos fines prácticos, lo que puede observarse en un corte tiene grosor insignificante, por lo cual se plantea la posibilidad de que pudiera ser un corte por una lámina de células, como se muestra en la porción inferior de la figura 1-15, y no un cordóncelular. La lección que debe aprenderseen este caso es que siemprees menester esforzarse en imaginar lo que pudiera haber estado por arriba y por abajo del plano de corte antesdellegaraunaconclusión.Varias delas estructuras que estudiaremos en la histología se llamaronequivocadamentecordonesporque se olvidó pensar tridimensionalmente.
Dimensiones de células y núcleos Es muy fácil que las dimensiones aparentes de células y núcleos enel corte causen confusión. Enel ejemplo del huevo duro, puede advertirse en la figu-
oblicuo Corte
Fig. 1-13. Esquema en el que observan se los distintos aspectos que presentan los cortes con diferentes planos por un objeto que contienetabiques(una naranja).
ra 1-10 que es posibleobtenerrebanadas (A y C ) que nomuestranla yema. De manera análoga, los cortes efectuados con un grosor de aproximadamente 7 p m por células condiámetro de aproximadamente 15 m, no descubren obligadamentelosnúcleos(fig. 1-15). Cuando el corte incluye el núcleo de una célula, a menudo parece más pequeño delo que en verdad es, como puede observarse asimismo
transversal
Corte oblicuo
Corte casi longitudinal
Fig. 1-14. Esquema que muestra cómo difiere el aspecto de cortes hechos por un cable eléctrico que contiene muchos alambres aislados, según el plano de corte.
HISTOLOGIA,SITIO QUE OCUPA EN LASCIENCIASBIOLOGICAS
Y MEDICAS Y COMO SE ESTUDIA
25'.
insistimos en la importancia de la fijación rápida y completa. A menos que los tejidos se fijen en cuantoseobtienen,experimentanunperiododuradero de anoxia (gr. an, sin), que significa sin oxígeno, y ello,comoveremos en el capítulo 5, causaliberación de enzimas hidrolíticas de vesículas citoplásmicas llamadas lisosomas. Las enzimas hidrolíticas COmienzan a digerir las células, de modo que no hay Artefactos detalles al observarlas en el microscopio. Encogimiento. Los diversos reactivos usados para Un artefacto (lat. ars, arte; factum, hecho) es algo preparar cortes, incluida la parafina caliente, a meartificial. En histología, esta palabra se utiliza para denotar datos indeseables en el corte que resultan de nudo causan encogimiento de los tejidos. En consecuencia, los tejidos que están unidos en vida del suun accidente o de técnica deficiente. Toda etapa en jeto pueden separarse entre sí y dejar espacios, como la preparación de un corte brinda ocasión para deformar el aspecto de los tejidos. Dado que a veces indican las flechas en la figura 1-16 A. Este es artese observan artefactos en los cortes estudiados en el facto frecuente y debe advertirse al estudiante que, conexcepcióndeespaciosanatómicosverdaderos laboratorio, es útilaprenderareconocerloscon el fin de no tomarlos en cuenta. El estudiante inex- de la indole de peritoneo o cavidad pleural, que están ocupados por líquido tisular, no hay estos espapertoa veces pasamuchotiempopreocupándose cios aparentemente "vacíos" en el cuerpo viviente. acerca de un dato en una laminilla sobre de la cual no recibió indicaciones, para terminar encontrando Precipitados. A menudo se observan abundantes que este dato no existe de manera alguna en eltepartículas de precipitado (fig. 1-16 B) en tejidos fijajido viviente. Mencionaremos algunos artefactos codosensolucionesdeformaldehidoqueestánmal munes. amortiguadas y por ello son ácidas. Cuando la forDegeneraciónpostmortem.Aunqueeslacausa malinaácidareaccionaconla hemoglobina, pigmás común de mala calidad de los cortes, la mento rojo de los eritrocitos (o la mioglobina en las degeneraciónpostmortem no esun artefacto de células musculares), se forma un pigmento granulomaneraestricta. Ello dependedeque, enlugarde so castañollamado pigmento de formalina. Estos haber sido causada por las manos del ser humano, artefactos aumentan con el tiempo que se deja el teresulta de algo que no se hizo adecuadamente. Ya jido en formaldehido. Además, otros fijadores forman precipitados si no se eliminan adecuadamente. También puede ocurrir precipitación durante algunos procedimientos de tinción, especialmente Q para sangre (cap. IO). Pueden evitarse si no se perL I mite que el colorante se concentre demasiado o se I ¡ I I deseque durante la tinción. Pliegues y arrugas. Los cortes por inclusiónen parafina son muy delgados, por lo cual no es raro que se tornen algo arrugados o plegados cuando se preparanya veces estasarrugas o plieguesno pueden hacerse desaparecer por completo al montar el corte en el portaobjetos. Aparecen en la pieza como se muestra en la figura 1-16 C. Muescas en la cuchilla. Las muescas microscópicasen la cuchilladelmicrotomocausandefectos característicos en los cortes. AI pasar la cuchilla por el bloquedeparafinaenángulorecto,cualquier muescaen ella creaundefecto enel corteque se presentaenformadeunalínearectaque lo atraviesa(fig. 1-16 D).Deestamanera,cualquierdeFig. 1-15. Esquema en el cual se advierte que lo que a primera fecto en línea recta que atraviesa el corte muy provista pudiera parecer unahilera o cordónde células (como se bablemente sea artefacto de esta clase. observa enla partesuperior del esquema) en realidad es una rebanadapor unalámina completade células (como se aprecia Manipulacióntoscadeltejidofresco. Este arteabajo). factopuedeoriginar la suposiciónequivocadade
en la figura 1-15. Además, la célula puede tener aspecto menor que el verdadero, según la parte de la célula que se presenta en el corte. En consecuencia, lacélulaenunapreparaciónpuedeparecer variar mucho endimensionescuando,enrealidad,éstas son bastante uniformes.
INTRODUCCION
26
A
Encogimiento
B
c
Pliegue
D
L aplastado
Tejido
F
Precipitado
cuchilla Muesca en la
Tejido normal
Fig. 1-16. Microfotografías que ilustran algunas clases de artefactos comunes ( A a E) y el aspecto del tejido normal (F). Consúltense detalles en el texto. Adviértase que las células enel tejido hepátlco pinzado (E) tienen un aspectodeformado en comparacióncon lasdeltejidohepáticonormal (F). (Cortesía de B. Smith.)
HISTOLOGIA,SITIO QUE OCUPA EN LASCIENCIASBIOLOGICAS
que el tejido ha sido sitio de algún cambio patológico. Por lo regular, al obtener tejidos se utilizan pinzas para sostener el fragmentoque se estáseccionando; en ocasiones el corte se hacecontijeras (y no con bisturí muy afilado), y además con tijeras malafiladas. El defectocausadoalsujetar el tejido vivientefirmemente con pinzas y cortarlo con tijeras mal afiladasmodificanotablemente el aspecto que presentan los cortes. Ello se ilustra en la figura 1-16 E. En la figura 1-16 F, se observa el aspecto que hubiese tenido el tejido en caso de haber sido manejado adecuadamente.
IDENTIFICACION DE CELULAS EN CORTES TEAIDOS CON H Y E
Y MEDZCAS Y COMO SE
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ESTUDIA
Cuadro 1-1. Amplificación y campo visualalemplear microscopio con poco aumento, gran aumentoe inmersión en aceite
Objetivo Ocular Poco aumento Gran aumento Inmersión en aceite
1OX
10 x
1OX 400 X
40
lox
l00X
Amplificación
Diúmetro del úrea observada
100 x
1 500
x
375
1 o00 x
150
sidaddela tincióncon hematoxilina, en tantoque los tonos grises dependen de tinción con eosina o de coloración más pálida con hematoxilina.
Elección de un corte adecuado No es tan fácil como pudiera pensar el principiante idefitificarcélulas en cortesfundándose en ladescripción verbal de su aspecto. Los cortes de diversas partes del organismo contienen células cuya forma, dimensiones y aspectovaríannotablemente.Algunas poseen abundante citoplasma y otras casi carecen de él. En algunos tejidos las céulas varían mucho en forma.Además, pueden confundirse fácilmente con substancias intercelulares o estructuras que sólo se identifican fácilmente después que se ha aprendido su estructurahistológica (y ello,claro está, se adquiere después de aprender cómo identificar las células). La forma más sencilla para que un principiante identifique y aprenda el aspecto general de las células en un corte con H y E es elegir un cortedealgún órgano formado principalmente por células que en su mayor parte sean de la misma clase y tenganel mismotipodedisposición.Flloocurre en el hígado,por lo cualsugerimos que un corte con H y E del hígado es el más adecuado para que el principiante comience a estudiar.
Comparación de lo que se observa con el microscopio y las ilustraciones Para aprenderaidentificarcélulas (o cualquier otra estructura microscópica) en los cortes, conviene que el estudiante compare lo que observa enel microscopio y en una ilustración rotulada del material queestáestudiando.Considerandoque la mayor parte delas microfotografías de cortes y todaslas micrografías electrónicas están en blanco y negro y que los cortes teñidos se observan con el microscopio, es útil percatarse dequeenlas microfotogafías en blanco y negro con H y E el grado de negrura que se observa suele ser indicación de inten-
Dimensiones de las células en relación con el campo visual LQué espacioocuparíaunacoma de estapágina enun campo de microscopioconobjetivo 1OX y ocular l o x ? Como puede advertirse en la figura 1-17, una comaabarcaríacasitodo el campo. La coma impresa tiene aproximadamente 1.5 mmde longitud, de modo que el campo observado tendría diámetro de aproximadamente 1.5 milímetros. Para el microscapio fotónico la unidad de medida de uso corriente es el micrómetro que, como ya mencionamos, es metro y tiene como símbolopm; así, pues, la coma tiene 1 500pm de longitud. En el cuadro siguiente semuestranlasamplificaciones y los campos visuales obtenidos con los objetivos de uso corriente. Si ahora deseáramos distinguir una sola célula hepática en un corte de hígado y supiéramos que cada célula tiene diámetro de aproximadamente15 p m , seríalógicosuponer que se necesitaríanaproximadamente 100 células para abarcar un campovisual de 1 500pm de ancho. Con esta amplificación es difícil distinguir .células individuales, pero se advierte con ventaja ladisposicióngeneral (fig. 1-18A).Con el objetivo de gran aumento se necesitaría una hilera de aproximadamente 25 células para atravesar el campo (fig. 1-188), y con eldeinmersiónen aceite serían aproximadamente 10 (fig. 1-18C). Por fortuna, en los corteslascélulashepáticas suelen estar dispuestas en hileras y éstas están separadas entre sí por espaciossanguíneos(espacios de aspectovacío en la fig. 1-18, que aquí no nos interesan). Ahora debemos decidir qué porciones de las hilerasobservadasconlosobjetivos de granaumento (fig.1-18B) y deinmersión en aceite(fig. 1-180 correspondenacélulas individuales.Ello noestan
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INTRODUCCION
de azúcar en la sangre al extraerla cuando aumenta
y almacenarla en el citoplasma en forma de un poli-
Fig. 1-17. Microfotografía ( X 100) de unacomaimpresa,comose aprecia con un microscopio con objetivo 1OX y ocular 10 X . Obsérvese quela coma, que tiene casi 1.5 mm de longitud, abarca todo el campo visual; en consecuencia, el campo observa1OOX tiene aproximadamente 1.5 mm do con amplificación ( 1 500p.m) de diámetro.
fácil pues los bordes de las células entre hepatocitos adyacentesraravezsonnetos; algunos bordesson indicados por lasflechas en lafigura 1-18 B y C Además, el principianteavecesconfunde núcleos con células completas. El núcleo de cada célula se tiñe de obscuro y un dato que puedeutilizarse para juzgarlasdimensiones de unacélula es que en los hepatocitos el diámetro del núcleo esun pocomenor que la mitad del diámetro de la célula que ocupa.Dentro de muchosnúcleos, pueden advertirse nucléolos y gránulos de cromatina. Las proteínas del citoplasma se tiñen de color rosa con la eosina y hayzonasdematerialbasófiloque tienen aspecto algo azul cuando se tiñen con hematoxilina (ver lámina 1-1, arriba,izquierda). El citoplasma tiene aspecto desigual a causa de lo que parecen ser espacios vacíos. En ocasionesseadviertennúcleosobscuros ovalados a los lados de las hileras de hepatocitos; pertenecen a lascélulasque revisten los espaciossanguíneosentrelashileras.
Por qué el citoplasma de los hepatocitos puede presentar espacios vacíos Las células hepáticas tienen papel muy importante en la regulación de la concentración de azúcar en la sangre. Los azúcares se absorben en el intestinono a un ritmoconstantesino en relaciónconlosalimentos,porlocual pudiera suponersequelaconcentración de azúcar en sangreaumentaría inmediatamente despuésdelos alimentos y descendería entre ellos. Los hepatocitos regulan la concentración
sacáridollamado glucógeno que,como el almidón, tiene gran númeroderesiduosde glucosainterconectados. El glucógeno no se tine conhematoxilina O eosina, de modo que se advierten depósitos transItícidosde glucógeno enel citoplasma como espacios aparentemente vacíos de forma irregular y desiguales (ver lámina 1-1, izquierda, y G en lafig. 1-19 A). Los espacios que indican quehayglucógenose observan sólo en algunoshígados. El motivo de lo anterior es que el tejidohepático se tomó(como suele suceder) de una persona que murió después de una enfermedad duradera en la cual había ocurrido anorexia y las células hepáticas no estaban almacenando glucógeno. Sin embargo, siel tejido hepático se obtuvo quirúrgicamente de un sujeto sano poco después de un alimentoabundante, sus hepatocitos pueden estar repletos de espacios aparentemente vacíos y el estudiantede patología en el hospital, acostumbrado a ver lascélulas hepáticas de sujetos quehanmuertodespués de enfermedadesduraderas avecesdifícilmente puede identificarque setrata del hígado. Las células hepáticas de la lámina 1-1 y de la figura 1-19 se tomaron de un animal de laboratorio sano y bien alimentado.
Ejemplo de una reacción histoquimica Tinción de glucógeno por la técnicadeácido peryódico de Schiff. El glucógenonoes muy soluble en agua, por lo cual no se disuelve fácilmente en la preparación de cortes teñidos. Sin embargo, a menos que la fijación sea rápida, las enzimas hidrolíticascomienzanaactuar en lascélulasdespuésde la muerte y rápidamente convierten elglucógeno en glucosa, la cual, claro está, es soluble y desaparece alpreparar el corte.Además,silafijación dista deserperfecta,elfijador,alatravesar lentamentelascélulas deun ladoa otro, coagula progresivamente las proteínas a su paso y al hacerlo lleva consigo en cierta medida el glucógeno; en consecuencia, el glucógeno es desplazado hacia un lado de cadacélula,sitioquees,claroestá,anormal. La técnica del ácido peryódico de Schiff (PAS) es un procedimiento endos etapas que se funda en la aplicación en lahistología de dosreacciones bien conocidas por los químicos. El ácido peryódico reacciona con radicales 1,L”glicol (-CHOH-CHOH-) que sepresentan en los residuosde glucosaenlazados para formar glucógeno. Al tratar cortes que contienen glucógenoconácidoperyódico,losdosmiembros de cada radical glicol brindan un radical aldehido
HISTOLOGIA, SIT10 QUE OCUPA EN LASCIENCIASBIOLOGICAS
Y MEDZCAS Y COMO SE ESTUDIA
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INTRODUCCION
(-CHO), de modo quela cadena de polisacáridos del glucógeno se convierte en unacadena de polialdehido. La segunda etapa consiste en tratar el corte con un reactivoplenamenteconocidoparaaldehídos, el colorante llamado fucsina bhsica, que puede blanquearse con hcido sulfuroso, queen esta forma se llama reactivo de Schiff. Los aldehidos se combinan con el coloranteblanqueado y producen un complejo de color magenta o ptirpura (como se observa en los sitios de glucógeno en la lámina 1-1, arriba, derecha y en la fig. 1-19B), quepuede advertirse con el microscopio. En consecuencia, se diceque el glucógeno es substancia PAS positiva. El glucógeno es degradadofácilmenteporuna cy-amilasa, enzimaque se presenta en la saliva, y después de tratamiento con esta enzima puede eliminarse de los cortes. En consecuencia, cuando se descubre en una célula una substancia PAS positiva, se acostumbre incubar otro corte no teñido en una solución decy-amilasa purificada (o en saliva, rica en esta amilasa) para extraer el glucógeno y después se tiñe por el método PAS. Si desaparece la substancia que se teñía de magenta se comprueba que era glucógeno. Función de grasas. Otra clase de espacio al parecer vacío se observa enel citoplasma delas células de algunoshígados. Estos espacios difieren delos del glucógeno por ser redondeados y de borde neto (fig. 1-20) en lugar de tener bordes irregulares y vagos. Los espacios vacíos redondos se forman al disolverse los reactivosa las gotasalmacenadas de grasa cuando se hacen cortes por inclusión en parafina. Si lascélulas del hígado poseen abundantes huecos redondos de esta clase, o uno solo, como en la figura 1-20,se dice queel sujetopadece hígado graso. Este estado suele observarse en individuos que,durante largo tiempo, han substituido los alimentosnutritivos de la dietaporabundantealcohol. Como la grasa en las células hepáticas se disuelve durante la preparación de cortes en parafina, se utilizan cortes por congelación para demostrar grasas con colorantes especiales, de la indole de Escarlata R o Sudán I11 (compárenselasdosilustracionesinferiores de la lámina 1-1). Uso de técnicas especiales. Enel estudio de la histología se utilizan muchas otras técnicas especiales, pero tendrán mayor sentido para el estudiante si se describen en relación con los datos particulares que su empleo ha proporcionado. En consecuencia, describiremostécnicas especiales en estaobracuando sea másadecuado,perocualquierlector quedesee datosacerca de técnicasparticulares puede consultar el índice alfabético.
Fig. 1-20. Microfotografía de un corte de hígado graso (de una rata con deficiencia de colina). Los hepatocitos están distendidos por grasa. Adviértame los bordes redondos y netos de los espacios quehandejadolas grandesgotas de grasa en estas células despuésde experimentar disolución durante la preparación. (W. S. Hartroft:Anat.Rec., 106:61)
MICROSCOPIA ELECTRONICA Busca de mayor amplificación La utilidad del microscopio fotónico se limita a la longitud de onda de la luz visible; el poder máximo de resolución esde 0.2prn, aproximadamente. Enel decenio de 1920, se logró un adelanto notable en la microscopiacuando se descubrió que podíanutilizarse campos electromagnéticos de forma adecuada a manera de lentes para dar forma y enfocar haces de electrones.Además,avoltaje alto un haz de electrones tiene longitud de onda muy corta y, en consecuencia, posee la capacidad de dar resolución mucho mejor que la luz visible. Estos principios se incluyeron en el diseño de un microscopio en el que se utilizan electrones en lugar deluz y que hoy alcanza una resolución cercana a 0.2 nrn en los mejores instrumentosdisponibles. Evolución del microscopio electrónico. El primer microscopio electrónico fue construido en 1931 por Knoll y Ruska en Alemania, y para 1933 habían fabricado uno con poder de resolución mayor que el MF.El primer ME fabricado en Norteamérica (1932) fue hecho en el Departamento de Física de laUniversidad de TorontoporPrebus, Hillier yBurton. Poco después sedispuso de instrumentos enel comercio y se mejoraron constantemente. Sin embar-
HISTOLOGIA, SITIO QUE OCUPA EN LASC!EhlCIAS
go, pasaron muchos años antes que fuese posible es-
tudiar cortes de tejidos con este nuevo instrumento. No fue sino hasta 1950 cuando se descubrieron los medios para preparar cortes lo suficientemente delgados y apropiados. Desde entonces, el flujo de datos que ha surgido de los estudios con ME de las célulasha abierto un nuevo mundo de conocimientos acerca de la estructura fina de células y tejidos. Aunque en este sitio no cabe explicar minuciosamente el diseñodel ME, convienehacerunamenciónbreve de los tipos de instrumentos utilizados para investigación biológica, a finde comprenderse la preparación y la interpretación delas micrografías electrónicas.
Comparación de los microscopios fotónico y electrónico La vía óptica del ME secomprende fácilmentesi se compara con la del MF. En el tipo de ME empleadosistemáticamentepara el estudiode tejidos, el haz de electrones se utiliza de manera muy semejante al haz de luz y pasa directamente a través de muchaspartes de lamuestra. Esta claseparticular de ME se llama, en consecuencia, microscopio electrónic o de transmisión y describiremos en primer lugar su dseño y funcionamiento. Sin embargo, para comparar su trayecto óptico con el del MF, es necesario explicar cómo se produceuna imagenen el MF. La óptica del MF se observa enel lado izquierdo de lafigura 1-21, pero, para compararla fácilmente con la del ME, la vía óptica para el MF está dibujada en formainvertida. En el MF, laluzse enfoca por una lente condensadora en el objeto, por ejemplo, una muestra teñida. Laluzque pasa por el objeto entra en la lente objetiva, que enfoca una imagen del objeto en algún sitioentre el objetivo y la lente ocular; estaúltima amplificaadicionalmente la imagen. El ocular también puede utilizarse para enfocar la imagen amplificada en una película fotogrúfica colocada en el sitio que indica la flecha inferior (fig. 1-21, izquierda), paralograruna microfotografia. La óptica de ME de transmisión seilustra enel centro de la figura 1-21. El trayecto de los electrones es modificado por campos electromagnéticos al igual que la luz es modificada por las lentes de vidrio. La potencia de estos campos puede variarse al modificar la cantidad de corriente que pasa por las bobinas de alambre enlaslentes electromagnéticas(punteadas en la fig. 1-21). Todo el instrumento (fig. 1-22) es, en esencia, un tubo de rayos catódicos en el cual debe mantenerse el vacío por aspiración continua de aire. El cútodo calentadoeléctricamente,que es un fila-
BIOLOGZCAS
Y MEDZCAS Y COMO SE ESTUDIA
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mento de tungsteno en forma de V, emite electrones y los acelera hacia el únodo (generalmente por una diferencia de potencial de SO a 100kilovoltios). El ánodo tiene un orificio de modo que el haz de electrones puede pasar por él y ser enfocado por la lente condensadora y dirigido alamuestra, quesuele serunarebanadaespecialmentepreparada y muy delgadade tejido. Al pasarloselectronespor la pieza, algunosson dispersados fuera del haz por las partes electrónicamente densasde la muestra. Los electrones esparcidos por la muestra son eliminados del haz por la acción de bloqueo de una aberfura muy fina (que no se muestra en el esquema) colocada inmediatamente porarriba del objetivo. El papelde estaabertura (que suele tener aproximadamente 30 pm de diámetro) es brindarmayorcontraste en laimagen.LOS demás electrones (los no dispersados por las porciones electrónicamente densasdela muestra)sonenfocadospor la lenteobjetiva y deesta manera se obtieneuna imagen agrandada de la pieza. Esta imagense amplificaadicionalmente,primero por una lente llamada lente intermedia (que no se muestra en el esquema) y después por la lente de proyección; esta última proyecta la imagen en una pantalla fluorescente o en una película fotogrúfica paratomar micrografíaselectrónicas. Describiremos el uso del microscopio. Cortes muy delgadosde tejido se colocan en el portamuestras y se insertan en el microscopio. Debe producirsevacío muy intenso antes de conectar el haz de electrones y examinar la muestra. Hay varios controlesparamover la pieza,cambiar la amplificación. y la brillantez dela imagen, y así sucesivamente. La amplificación se modificaalcambiar la corriente que pasapor laslentesintermedia o de proyección. El enfoque de la imagen se logra al modificar la corriente enla lente objetiva, mientras se observa la imagen en la pantalla fluorescente valiéndosedeun microscopiobinocular de pocoaumento.
Preparación de cortes para microscopio electrónico de transmisión Fijación,. Durantemuchosaños elÚnico fijador de USO prhctico para el microscopio electrónico fue el úcidobsmico. Sinembargo,eliminabaparte de lasproteínas delos tejidos y noconservabatodos 10s componentes celulares en la misma medida. Además, después de la fijación con ácido ósmico no podían utilizarse métodos histoquímicos que exigían la actividad de enzimas.
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INTROUUCCION
,
l . .
:
MICROSCOPIO FOTONlCO
MlCROSCOPlO ELECTROI1ICO DE TRANSMISION
MlCROSCOPlO ELECTRONIC0 DE B A R R l W
Fig. 1-21. Esquema en que se comparan los trayectos ópticos del microscopio fotónico (izquierda), el microscopio electrónico de transmisión (centro) y el microscopioelectrónico de barrido (derecha).
Entonces, se introdujo un procedimiento que empleaba dos fijadores, en el cual la fijación inicial en un aldehido era seguida de fijación en ácido ósmico. El aldehido que brindó resultados óptimos fue el glutaraldehido, de modo que la fijación en glutaraldehido seguida de fijación en ácido ósmico ha llegado aserde uso sistemático en el microscopioelectrónico. En fecha reciente, se descubrió que al añadir úcido thnico al glutaraldehido se revelaban algunos detalles antes inadvertidos. Cuando se necesita conservar la actividad de una enzima particular, el glutaraldehido se substituye por fomaldehido (fijador mucho menos bueno pero más suave), y las etapas
del estudiohistoquímico se hacenantes de la fijación con ácido ósmico. Deshidratación.Despuésdefijación, la muestra se deshidrata en concentraciones crecientes de alcohol, el cual se substituye por óxido de propileno. La pieza se infiltra en un medio de inclusión no polimerizado, como explicaremos. Inclusión. Para poder lograr los cortes muy delgados para el ME se necesitan medios de inclusión más duros que la parafina. Las de uso más frecuente son las resinas epóxicas Epon, Araldite o Spur (que tieneviscosidad muybajaantesde la polimerización). Para permitir que la resina epóxica endurezca
Lámina 1-1. Esta lámina tiene la finalidad de ayudar al estudiante a interpretar los colores que se observan en cortes teñidos. En el úngulo superior izquierdo se muestra un hepatocito como se observa en un corte con H y E. El núcleo tiene un halo azul, debido al ácido nucleico, DNA, situado sobre la superficie interna de la membrana nuclear. Dentro del núcleo hay gránulos de substancia azul (cromatina, que contiene DNA) y también un cuerpo esférico voluminoso llamado nucléolo, teñido de azul porque posee otro ácido nucleico, RNA. Enel citoplasma se advierte algo de substancia rosadá; es proteína que se tiñe con eosina. También hay pequeñas manchas de color azul en elcitoplasma;sonconglomerados de RNA. En el citoplasmaseobservanasimismoespaciosvacíos de contorno irregular debidos a depósitos de glucógeno y están vacíos porque el glucógeno no es teñido por la hematoxilina ni por la eoxina. En el ángulo superior derecho una célula semejante se ha teñido con la técnica PAS (que tiñe de magenta las macromoléculas que poseen carbohidratos) y hematoxilina. La diferencia principal entre esta célula y la del lado izquierdo es que la proteína en el citoplasma no se tiñe de rojo (porque no se empleó eosina), pero el glucógeno se tifie de magenta con la técnica PAS. La ilustración del centro muestra una capa de células epiteliales sobre tejido conectivo laxo. Se empleó la coloración de PAS más hematoxilina. Dos de las células epiteliales son células caliciformes que secretan una glucoproteína llamada moco, que se tiRe de magenta con la técnica PAS. Todos los núcleos se tiñen de azul por la hematoxilina ya que poseen ácidos nucleicos. En el tejido conectivo laxo subyacente a la membrana epitelial hay algunos espacios aparentemente vacíos; poseen glucosaminoglicanos que no se tiñen lo suficiente por la técnica empleada para adquirir color. Las dos figuras inferiores son de células adiposas. La izquierda muestra células adiposas en un corte con H y E preparado por la técnica común de inclusión en parafina en la cual la grasa se disuelve y deja un espacio redondeado vacío. A la derecha se observan el aspecto que las células adiposas muestran en los cortes por congelación; la grasa se conserva de modo que puede teñirse con un colorante especial para grasas; en estecaso el colorante fue rojo.
Lámina de Color 1-1
Lámina 1-1. Esta lámina está destinada a ayudar al estudiante en la interpretación de los colores que observa en cortesteñidos. Arriba, y a la izquierda, se observa una célula hepática aislada, tal como se ve enun corte de H y E. El núcleo tiene un borde azul; depende de la concentración de ácido nucleico, DNA, alrededor de la superficie interna de la membrana nuclear. Dentro del núcleo hay gránulos de material azul; son pequeños acúmulos de DNA, también hay un cuerpo redondeado mayor dentro del núcleo, denominado nucléolo. Este es de color azul por su contenido de otro ácido nucleico, el RNA. El citoplasma muestra algo de material rosado; este es proteína que se tiñe con eosina. Hay t a m b i h pequeños atúmulos de material azul en el citoplasma; dependen de pequeñas acumulaciones de RNA con esta localización. Se observan, asimismo, espacios vacíos irregulares en el citoplasma; dependen de dep6sitos de gluc6geno. Se observan como espacios vacíos porque el glucógeno no se tiñe ni por H ni por E. Arriba, a la derecha, se ve una célula similar teñida según la técnica de PA-Schiff (que tiñe algunas macromoléculas e hidratos de carbono de color carmesí) y hematoxilina. La principal diferencia entre este aspecto y el de la célula a la izquierda es que la proteína del citoplasma no está teñida de rojo (porque no se empleó eosina), pero el glucógeno está teñido específicamente (carmesí) con la técnica de PA-Schiff. La imagen del centro muestra una serie de c6lulas epiteliales situadas sobre un tejido conectivo laxo. La tinción Dos deestascélulasepiteliales de lahilerasoncélulascaliciformesque aquí es conPA-Schiffyhematoxilina. secretan una glucoproteína denominada moco. La secreción dentro de estas células, que están vertiendo hacia la superficie libre, se tiñe de color carmesí con la tbcnica de PA-Schiff. Los núcleos de las células epiteliales están teñidos de azul con hematoxilina, por la presencia de ácidos nucleicos. En el tejido conectivo laxo situado por debajo de la membrana epitelial hay algunas tiras de substancias intercelular; se teñirían mejor sise hubiera podido utilizar eosina. Se observa, asimismo, un capilar con algunos glóbulos rojos, que no son tan rojos como ocurriría si se hubiera podido utilizar eosina. Hay espacios que parecen vacíos en el tejido conectivo laxo; contienen algunos mucopolisacáridos, pero no se tiñen lo suficiente con la técnica aquí empleada. Parte de las zonas aparentementevacías enel tejido conectivo laxo resultan dela presenciaanterior de líquidotisular, que desapareclóal preparar el corte. Las dos imágenes inferiores son de células grasas. La parte izquierda muestra células grasas con tincibn de H y E preparadas según latécnica usualde parafina. Con ellalagrasa se disuelve y desaparece,dejandoespacios vacíos. A la derecha, las células grasas se observan como seven enun corte preparado con técnica de congelación; la grasa persiste en la célula,, de manera quepuede teñirse con un colorante especial para grasa, que le da color rojo.
10
.INA
SUDAN IV (en corte por congelaci6n)
HISTOLOGIA,SITIO QUE OCUPA EN LAS CZENCIAS BIOLOGICAS Y MEDICAS Y COMO SE ESTUDIA
por polimerización, la muestra incluida se mantiene enun hornoa 60°C durantevarios días antes de cortarla. Cortes. Unhazde electronesnopenetramucho enel tejido, y se necesitólargo tiempo para descubrirformas de cortarmaterialesbiológicoslo suficientementedelgadospara estudiarlos con el ME. Los cortesparaMEsehacen en un instrumento especial llamado ultramicrotomo, que hace avanzar el bloque de tejidoaproximadamente 40 a 80 nm entrecadamovimiento de corte.Parahacerlos cortes se utiliza el borde fracturado de un pedazo de lámina de vidrio o una cuchilla de diamante; el borde cortante de la cuchilla de diamante es tan duro que puede utilizarse mucho mayor tiempo y puede cortar tejidos mucho más duros que las cuchillas de vidrio. Los cortesobtenidosflotan en agua situada detrás del borde de la cuchilla y son captados por pequeñas rejillas de cobre. Estas rejillasbrindan apoyo para los cortes frágiles y sin embargo permiten el paso de electrones por sus perforaciones. Estas rejillas suelen revestirse primero con una película de sostén delgada de plástico(Formvar) o carbón,
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de modo clue larejillasostiene la película y la plícula,a SLI vez, sostiene el corte. Tinción.Aunqueno intervienen colores, sigue utilizándose el nombre de tinción o coloración en microscopia electrónica para procedimientos por virtud de los cuales los cortes se tratan con solucionesde sales de metales pesados quese combinan con diversos componentes tisulares en distinta medida y, en consecuencia, tornan más electrónicamente densosaunos que aotros. Ello resulta en mayor contraste en las imágenes en blanco y negro obtenidas en lapantallafluorescente o en lapelícula fotográfica. Cuando se emplea para fijación el Pcido ósmico, actúa como colorante al igual que como fijador, porque el osmio dispersa los electrones intensamente y es captado por algunos componentes celulares más que porotros. Las sales de otros metales pesados de uso corriente como colorantes para microscopio electrónico son el acetato de uranio (uranilo) e hidróxido de plomo. Suelen aplicarse a los cortes despuésde haberlos colocado en la rejilla y actúan de manerasemejanteparazamentar el contraste entre los componentescelulares.
Micrografías electrónicas
Fig. 1-22. Microscopio electrónico de transmisión; se observan
partes componentes principales. (Cortesía dePhillips Electronics Ltd.)
SUS
Los electrones son invisibles, de modo que la imagen formada por el haz de electrones que pasa a través deun corte debe tornarse visible al enfocarlo en unapahtallafluorescente,dondela energía de los electrones se convierte en luz. Sin embargo,como los electrones también hacen quese formen granos de plata en emulsiones fotográficas, puede utilizarse una película fotográfica en lugar de la pantalla fluorescente para obtener un registro fotográfico (negativo) de lo que se llama micrografia electrónica. Debido a la necesidad de adiestramiento especial en la técnica del ME,los estudiantes de histologíarara vez tienen ocasión de emplearlo, por lo cual deben limitarseaobservarmicrografíaselectrónicaspara aprender la estructura fina (a veces llamada uftraestructura) de los tejidos. Las micrografías electrónicas de uso corriente para ilustrar tratado de histología como elque nosocupa se obtienencon microscopios electrónicosdetransmisión y exigenque los electronesatraviesen el corteparaproducir una imagen. En este sentido, guardan semejanza con las microfotografíastomadascon el microscopiofotónico. Sin embargo, hay otra forma en la cual puede utilizarse un hazde electronesparaproduciruna imagen de una pieza;consiste en usar elhaz para desencadenar la emisión de otros electrones desde la superficie de lapieza; estos electronessecundarios pueden formaruna imagende la superficie dela
pieza sin necesidad alguna de que ésta sea atravesada por los electrones. Este procedimiento, por motivosqueserán manifiestos másadelante,sellama microscopiaelectrónica de barrido(scanning).
Interpretación de micrografías electrónicas de transmisión En esta etapa, el estudiante debe proponerse ser competente (si no experto) para interpretar las micrografíaselectrónicas de transmisión,pues se empleanmuchocomoilustracionesenconferencias, tratados y revistas no sólo en histología sino en casi todos los campos de las ciencias médicas y biológicas. Para que no haya confusión. alguna, es menester señalar que en la siguiente explicación usaremos el nombrede micrografíaselectrónicas paradenotar las tomadasconmicroscopioselectrónicosdetipo de transmisión. Cuando se haya tomado una con el ME de tipo de barrido, se hará la indicación pertinente. Por qué se amplifican las micrografíís electrónicas. Amplificar una microfotografía no revela muchos más detalles de lo que permite la resolución ocular con el microscopio fotónico; todo tiende a ser más grande, pero también más borroso, Sin embargo, debido a la longitud de onda muy corta del haz de electrones,enunapelículaadecuadapuedeninscribirse una cantidad increíble de detalles. Se inscriben más detalles en esta película que los susceptibles de observarse con el ojo y, en consecuencia, las amplificaciones de negativos tomados con ME se emplean sistemáticamente para aprovechar de manera cabal el poder de resolución del instrumento, que es aproximadamente de 1 nm para muestras biológicas en el microscopio electrónico de transmisión. Unidades demedida. Las unidadesutilizadasen la actualidad para MF y ME acatan estrictamente el sistema métrico. El micrómetro (pm)es 0.001 de milímetro. El nanómetro (nm), cuya raíz es la palabra griega nanos, enano, es 0.001 d e p m (y en consecuencia, una millonésima de milímetro). También se encontrará el nombre de unidad Angstrbm (A), particularmente en la literatura antigua. En realidad, se empleabacasiexclusivamente para mediciones de ME hasta fecha comparativamente reciente. La unidad Angstrom es equivalentea 0.1 nm; en consecuencia, 1 nm = 10 A. Profundidad de foco. La profundidad de foco del objetivo de inmersión en aceite del MFes tan corta que es imposible enfocar todo el grosor de un corte de 7~ m al mismo tiempo; en consecuencia, el observador se ve obligado a enfocarhacia arriba y ha-
cia abajo para observar todas las partes delcorte con este objetivo particular, Sin embargo, ello puede ser ventajoso al igual que desventajoso, pues al enfocarhaciaarribayhaciaabajo el observador suelepoderdecirsiuna partedeterminada deun corte está por arriba o por abajo de una porción adyacente. En el ME, es imposibleestadistinción, pues todo dentro del grosor del corte para ME está en foco al mismo tiempo. Por ejemplo; con el ME un gránulo diminuto debajo de un saco más grande de pared delgada parecería estar dentro del mismo. Grosor de los cortes. Una consideración importante para interpretar las micrografías electrónicas gira sobre el hecho de que los cortes utilizados para ME (60 a 80 nm) son mucho más delgados que los empleados para MF (5 a 8pm); en consecuencia, suelen llamarse cortes ultradelgados (lat. ultra, más allá). Con el microscopio fotónico, se necesitan sólo 2 ó 3 cortes para seccionar una célula hepática, pero para hacer lo mismo con el microscopio electrónico son indispensables aproximadamente 400. Ello explica por qué, por ejemplo, una célula en un corte para MF puedeparecerocupadaporgránulos, en tantoque en el cortepara ME la célulapuede mostrar gránulos escasos. Una serie de estos cortes, lo suficientementedelgados para ME yapilados unos sobre otros para lograr el grosor equivalente al quetendría el cortepara MF, mostraríagránulos abundantes. La interpretación de las micrografías electrónicas volverá a mencionarse en el capítulo 5, al hablar de la estructura de los diversos organitos citoplásmicos.
Microscopio electrónico de barrido
Es uninvento reciente; no esnecesarioquelos electrones atraviesen la muestra y, en consecuencia, sus principios difieren algo de los de la microscopia electrónica común (de transmisión). La imagen obtenida con el ME de barrido tiene aspecto de un cuadro tridimensional(fig. 1-23) yseformapor la energía de electrones emitidos de distintas partes de la superficie de la pieza. La construccicjn general ME de barrido se ilustra en la figura 1-21 (derecha) en la página 32. Guarda semejanza con el ME de transmisión (ver la misma figura) únicamente porque se emplean lenteselectromagnéticas para producir un haz de electrones, que después se usa de manera por completo distinta. La lente condensadora produce un haz muy delgado semejante a un lápiz de electrones, que pasa por una bobina de barrido que lo mueve hacia atrás y hacia adelantesobre la superficie de la muestraconun movimiento rápido de rastreo que corresponde al de
HISTOLOGIA,SITIO QUE OCUPA EN LASCIENCIASBIOLOGICAS
Y MEDICAS Y COMO SE ESTUDIA
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Fig. 1-23. Micrografía ( X 8 OOO) deunacélula en cultivo deembriónde rata, tomadacon elmicroscopioelectrónicodebarrido. Obsérvese el aspecto tridimensional queseobtiene con estaclase de microscopioelectrónico.(Cortesía de H. Yeger.)
rastreo o barrido en una pantalla de televisión. En cadasitio queelhazde barrido toca a la pieza, se emitenelectronessecundarios del revestimiento de s u superficie(quedescribiremos en breve). Estos electronessecundariossoncaptadospor detectores de electrones (fig. 1-21) y su energía se convierte en señal eléctrica, cuya intensidad se muestra en la posición correspondiente en una pantalla de televisión. El haz de barrido o rastreo sigue el mismo camino que el punto que produce la imagen en la pantalla de televisión, y viaja sincrónicamente con el mismo paraconstruirlaimagen. Las micrografías se obtienen al fotografiar la imagen en la pantalla de televisión. Es menester una preparación especial del corte para examinarloscaracteres de lasuperficiecon el ME de barrido; no es necesario seccionarla en cortes histológicos. Después de la fijación adecuada, la muestra se deshidrata, lo más suavementeposiblepara evitarladeformación.Trasmontarla en una pequeña plataforma, la pieza se reviste con una capa delgada de metal,porejemplo,oro o platino, que dispersa los electrones y de esta manera permite observar los detalles de la superficie de la muestra. Las micrografías electrónicas de barrido suelen ser másfáciles de interpretar que las tomadascon el microscopio electrónico de transmisión porque estamosacostumbradosaobservarlascosastridimensionalmente. El ME de barrido logra lo anterior con
grandetalle y su uso ayuda mucho paratratar de reconstruir la estructura tridimensional apartir de las micrografías electrónicas bidimensionales que pueden obtenerse con el ME de transmisión.
BIBLIOGRAFIA Y OTRAS LECTURAS Como este capítulo es a manera de introducción necesitan darse pocas citas bibliográficas específicas. Sinembargo, el estudiante debepercatarse deque en la biblioteca de launiversidad o ia preparatoria probablementehaya una selección de tratados que se refieren a diversos textos de microscopio fotónico, microscopio de contraste de fase, cultivo de tejidos, las muchasclases de técnicas de preparación histológica, colorantes e histoquímica de coloración y técnicas de microscopioelectrónico, si necesita consultarlas.Daremossóloalgunas de lasmuchas fuentes de consulta.Quienes deseen atlas y obras sobre estructura fina de las células, pueden consultar la bibliografía del capítulo 5. MICROSCOPIO DE LUZ Y TECNICAS EMPLEADAS Barer, R.: Lecture Notes on the Use ofthe Microscope. Oxford, Blackwell, 1968. Dixon, K.: Principles of some tinctorial and cytochemical methods. Chap. 4 In Champion, R. H., Gilman, T.. Rook, A.
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INTRODUCCION
J., and Sims, R. T. (eds.): An Introduction to the Biology of
the Skin. Oxford, Blackwell, 1970. Parke:, R. C.:Methods of TissueCulture. ed. 3. New York, Harper & Row, I 9 6 I . Paul, J.: Cell and Tissue Culture. ed. 2. Baltimore, Williams & Wilkins, 1960. Pearse, A. C . E . : Histochemistry-Theoretical and Applied. ed. 3 . vols. 1 and 2. Boston, Little, Brown, 1968. Willmer, E. N. (ed.).: Cells and Tissues in Culture. Methods, Biology and Physiology. vols. 1 to 3. London, Academic Press, 1965.
MICROSCOPIO FOTONICO Y TECNICAS EMPLEADAS
Historia Bradbury, S.: The Evolution of the Microscope.NewYork, Pergamon Press, 1967.
Técnicas Agar, A. W., Alderson, R. H., and Chescoe, D.: Principles and practice of electron microscope operations. In Glauert, A. M.
(ed.): Practical Methods in Electron Microscopy. vol 2. Amsterdam, North Holland, 1974. Everhart, T. E., and Hayes, T. L.: The scanning electron microscope. Sci. Am., 226.54, Jan. 1972. Glauert, A. M.: Fixation, dehydrationand embedding of biologiin cal specimens. In Glauert, A. M.: (ed.): Practical Methods Electron Microscopy. vol. 3, part 1. Amsterdam, North Holland, 1975. Hayat, M. A.: Basic Electron Microscopy Technics. New York, Van Nostrand Reinhold, 1972. -. . Principles and Techniques of ElectronMicroscopy. New York, Van Nostrand Reinhold, 1972. -. . IntroductiontoScanningElectronMicroscopy.Baltimore, University Park Press, 1978. Koehlered, J. K.: Advanced Techniques in Biological Electron Microscopy. New York, Springer-Verlag, 1973. Lewis, P. R., and Knight, D. P.: Staining methods for sectioned material. In Glauert, A. M. (ed.): Practical Methods in Electron Microscopy. vol. 5. Amsterdam, North Holland, 1977. Reid,N.:Ultramicrotomy. In Glauert,A.M.(ed.):Practical Methods in Electron Microscopy. vol. 3 , part 2. Amsterdam, North Holland, 1975. Williams,M.A.:Autoradiography and immunocytochemistry. In Glauert, A. M. (ed.): Practical Methodsin Electron Microscopy. vol. 6, part 1. Amsterdam, North Holland, 1978. -. . Quantitativemethods in biology. In Glauert,A.M. (ed.): Practical Methods in Electron Microscopy. vol. 6, part 2. Amsterdam, North Holland, 1978. Wischnitzer, S: IntroductiontoElectronMicroscopy.ed. 2. New York, Pergamon Press, 1970.
PARTE DOS
BIOLOGIA CELULAR Como explicamos en la página 7, la biología celular actual es un tema bastante reciente. Nació en la segunda mitad del siglo XX, cuando los conocimientosque se estabanreuniendograciasalasnuevas técnicasdemicroscopiaabrieronotroscamposdel estudio bioquímico acerca de dónde cómo y ocurríanentoda la célulalosdiversosprocesos químicos. Además en este mismo lapso se decubrió la base química de la función genética y se dilucidaron losmecanismos por virtud de los cuales losgenes dirigen la síntesisdeproteínas,alcombinarmétodos bioquímicos y microscópicos. Dado que la célula es lapiedramiliaralrededorde la cualse ha
construido el resto de la histología, tiene importancia fundamental en un tratado de esta materia explicarampliamente la célula.Cualquierpresentación adecuada de la célula en la actualidad exige el enfoque interdisciplinario de la biología celular, de modoqueestapartedelaobraincluyematerialde otros temas afines a la biología celular, bioquímica y genética. Quienes hayan estudiado biología celular antes de comenzar la histología encontrarán, que esta parte de la obra es una revisión útil. Quienes no la hayan estudiadoadvertiránque es unpreludioindispensable al estudio de los tejidos en la parte I11 y de los aparatos y sistemas en la parte IV.
2 Núcleo y división celular Desde hace mucho se advirtió que había una división de trabajo entre el núcleo y el citoplasma. Por ejemplo: al observar gránulos de secreción enel citoplasma de células.secretoras y fibrillas enel citoplasma de células musculares que presentaban propiedades contráctiles, fue patente que el citoplasma de estas células era la base del trabajo especializado desempeñado por cada clase de células. Tam-
bién se sabe que el núcleo de todas las clases de células quese desempeñan en trabajosespecializados aunquediferían en dimensiones y forma, tenían estructura interna semejante, con gránulos y acúmulos de crolnatina y uno o másnucléolos(fig. 2-1). Las funciones del núcleo seexplicarhnen este capítulo y en los dos siguientes. En el capítulo 5 nos referiremos al citoplasma.
Fig. 2-1. Esquema de hepatoci-
tos en el cual se advierte el aspec-
to del núcleo en células que no se dividen y enuna quehaentrado en mitosis. El núcleo en lastres células superiores es característico de interfase y muestra gránulos de cromatina. Pueden advertirse cromosomas en la célula inferior, que ha entrado en la mitosis. Se halla en profase temprana (ver el texto) y aún se observa el nucléolo.
Cromosomas
40
BIOLOGIA CELULAR
\
‘f
Azúcar-------
Base nitrogenada
/ ”\ -------
f PI
Azúcar
Base nitrogenada
/
Fig. 2-2. Estructura básica de los ácidos nucleicos
EVOLUCION DE LOS CONOCIMIENTOS A finales del deceniode 1870 y aprincipios del 1880, el biólogo alemán Walther Flemming hizo dos aportaciones muy importantes, al conocimiento del núcleo. En primerlugar,describió y dionombrea los gránulos de cromatina en los núcleos de células quedesempeñan algún trabajo (fig.2-1). En segundo lugar, al teñir y examinar gran número de células de la misma clase pero en distintas etapas, pudo reconstruir en sucesión una serie de aspectos nucleares que indicaban que el núcleo podía pasar por un conjunto de etapas consecutivas (que en breve explicaremos) que terminaban en la división del núcleo y de lacélula endos célulashijas, cada una con núcleo. Así se precisó una función del núcleo: tenía papel dominante en la división celular. Flemming observóque,cuandoocurrían en una célula los fenómenos que describió, la cromatina del núcleo no conservaba su distribución acostumbrada de gránulos o acúmulos (fig. 2-1, Grúnulos de cromatina) sino que era substituida por cuerpos filiformes (o semejantes abastón) (fig. 2-1,Cromosomas). A causa del aspectodeestoscuerposfiliformes o comobastón,llamó mitosis (gr. mitos, hilo; osis, estado o condición) al fenómeno en virtud del cual sedividían el núcleo y lascélulas.Unos 10 años después, WilhelmvonWaldeyerdio el nombre de cromosomas (gr. chromo, color; soma, cuerpo)a los filamentos o formaciones en bastón intensamente teñidos.
Descubrimiento de la relación entre cromosomas y genes Aunque Mendel habíaterminado sos estudiossobrelaherenciaantes
sus hoyfamo-
queFlemming
descubriera la mitosis, los trabajos de Mendel pasaron prácticamente inadvertidos largo tiempo. A penasacomienzos delsiglo xx surgió lanoción de que existíarelaciónentrelos genes y los cromosomas. Enun principio, los genesse definieron como las unidades biológicas autorreproductoras de la herencia, pero nada se sabía acerca de sus basesfísicas.Después,pareció quelosgenes deberíantener una base física de alguna clase y, además, que deberíanestar dispuestosdealguna maneraa lo largo del cromosoma. El motivo de esta última noción fue que, dado que se sabía que los cromosomas se hendíanlongitudinalmente enel fenómeno de mitosis, de modo que cada célula hija recibe una mitad longitudinal de cada uno de los cromosomas de la célula madre,losgenes, fuesen lo que fuesen deberían hendirse de manera semejante en la mitosis para que cada célula hija obtuviera la misma herencia genética quelacélula madre.Pero como veremos,sólo hasta el decenio de 1950 se obtuvieron datos exactos alrespecto. En el intervalo, se aclararonconocimientos acerca de .núcleos.
Descubrimiento e identificación de los ácidos nucleicos Los ácidosnucleicos se descubrieron en el siglo Por entoncesnohabíaunaformadirectapara dominar las infecciones bacterianas en heridas abiertas. En consecuencia, en loshospitaleshabía muchos pacientes con heridas infectadas a las cuales emigrabaninnumerablesleucocitos(células sanguíneasque actúan en la reacción de defensa) porla corriente sanguínea del paciente (cap. 11) para combatir las bacterias infectantes; eran tan abundantes, en realidad, quelos leucocitosmuertossolíanescurrir de las heridas infectadas en forma de pus que empapaba los vendajes.Valiéndose delpus como fuente de núcleos, el bioquímico Friedrich Miescher, quien sabía quelos leucocitosqueexudaban de la herida tenían núcleos, pudo extraer de ellos no sólo otra clase de proteínas, sino un nuevo tipo de substanciabioquímica que en breve se llamó úcido nucleico. Continuó unaintensa investigación enel siglo XX, y se comprobóquesepresenta un ácido nucleico enla forma de una macromolécula no ramificada delongitud muy grande; en realidad,se advirtió que los ácidos nucleicos eran los polímeros naturales máslargos conocidos.Secomprobóque la macromolécula de gran longitud consistía en uniXIX.
NUCLEO Y DlVlSlON CELULAR
dades alternas de azúcar y ácido fosfórico, con cadenas laterales que contaban de bases nitrogenadas unidas a los azúcares (fig. 2-2). A su tiempo, se demostró que hay dos clases de ácidos nucleicos; 6cido desoxirribonucleico (DNA) y úcidoribonucleic0 (RNA). Los dos difieren en cuanto a la clase de azúcar que contienen las moléculas; el DNA posee 2-desoxi-D-ribosa y RNA tiene D-ribosa. Los dos ácidos nucleicostambiéndiferíanalgo respecto a las bases nitrogenadas.
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laprimeraposeíanunacápsula que contenía polisacáridos en tanto que los de la segunda carecían de esta cápsula. Esta diferencia explicó el carácter mortal
Una prueba histológica ideada para DNA reveló la presencia de este ácido en la cromatina y los cromosomas Por ser ácidos el DNA y el RNA, son basófilos; sin embargo,considerando que otroscomponentes de la célula pudieran ser basófilos, se tornó importante poder diferenciar histológicamente los dos ácidos nucleicos no sólo entre sí sino también de otros posibles componentes celulares que ppdieran absorbercolorantesbásicos. En 1924, Feulgen yRossenbeck idearon una prueba específica para DNA, que hoy se llama reaccióndeFeulgen. Cortes de material fijado se someten a la acción deun ácido concentrado para romper el enlace entre la base nitrogenada purina y la desoxirribosa en cualquier DNA que haya; ello libera el radical aldehido de la 2-desoxi-D-ribosa,yéste es descubiertovaliéndose dela reacción de Schiff descrita en relación con la técnicaPAS(pág.28),por la cual se tiñen de color magenta los sitios donde hay DNA en un corte. Este método histoquímico reveló que el DNA estaba situado en la cromatina del núcleo de células que no se dividían y en los cromosomas de células en división(fig. 2-3). Dado que podía vigilarse el proceso de la mitosis por el método de coloración deFeulgen para DNA y que demostraba que el DNA de cada cromosoma mitótico se dividía en la mitosis (fig. 2-3), era lógico preguntarse siel DNAactuaba de algunamanera como material genético. Lo anterior se comprobó al estudiar algunas bacterias.
Descubrimiento de la transformación Dos cepas de una bacteria del tipo que causa neumonis (neumococos) contribuyeron de maneraimportante a que el DNA era en realidad el material hereditario de las células. L~ historia coen 1928 un experimento en se utilizaron dos cepas de neumococos~una para ratones y la otra no mortal. Una diferencia importante entre las dos cepas fue que los neumococos de
Fig. 2-3. Microfotografías de cromosomas vegetales por inmersión en aceite (Trillium), teñidos con la reacción de Feulgen para DNA. A, en la profase de la mitosis. B, enla metafase de la mitosis.(Consultar detalles de lamitosisenla pág. 51.)Observese el carácter doble de los cromosomas mitósicos; cada mitad de un cromosoma dado pasará a una de las células hijas resultantes de la mitosis, de modo que el DNA de cada cromosoma mitósico sedividiráentre las dos células hijas.(Cortesíade K. Rothfels.)
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BIOLOGIA CELULAR
A
garona la conclusión de quelamismasubstancia pasaba deun tipo de bacteria al otro y transformaba al segundo de modo que adquiría algunas características del primer tipo. Además, se comprobó que estas características podían transmitirse a generaciones futuras de bacterias. La substancia susceptiblede transformarlasbacterias deuna clase en otra fue buscadapormétodosquímicos y por último se comprobó que era DNA. Dado que las bacterias que eran transformadas por el DNA que había sidoextraído delasde lacepamortaltransferían sus nuevas características a generaciones ulteriores, fue patente que el DNA en este caso actuaba como gen. A partir de este principio, se efectuaron muchos experimentos que comprobaron en definitiva que todos los genes tenían su base química en el DNA.
Dilucidación de la estructura de la molécula de DNA
Fig. 2-4. A , esquema de parte de una molécula de DNA de cadena doblesegún el modelo de Watson y Crick. B, parte deuna moléculade DNA decadena doble en lacualse adviertecómo los desoxirribonucleótidos de un cordónestán unidos a los del otro por virtud de l a s bases, con la adenina unida a la timina y la citosinaa la guanina.
de la primera cepa porque la cápsula protegía a las bacterias del mecanismodedefensade los huéspedes,demodoquepodían seguir multiplicándose y matarlos. Las bacterias de la cepanoencapsulada no estaban protegidas y, en consecuencia, eran destruidas por los huéspedes. Sin embargo, se comprobó que una mezcla de bacterias de lacepa no mortal y de bacterias muertas por calor de la cepa mortal también causaba la muerte de ratones y, cuando se hicieron cultivos de los ratones muertos, lasbacterias obtenidas fuerondel tipomortal que elaborabacápsula.Algunacosa de las bacterias muertas por el calor del tipo mortal había modificado aalgunasbacteriasvivientesnomortalespara convertirlasenmortalespara los ratones.Aunque los resultados de este experimento no llamaron mucho la atención, otros autores lo repitieron y Ile-
Un aspecto fundamental para el adelanto ulterior de los conocimientos acerca del DNA fue haber dilucidado, a principios del decenio de 1950, la estructura dela molécula del DNA (fig. 2-4) por Watson y Crick. Según el modelo de estos autores, las moléculas de DNA de cromosomas de mamíferos consistenen doscordoneslargosenrolladosunosobre otro en la forma de unadoble espiral (fig. 2-4,A). Cada cordón tenía armazón de unidades alternas de ácido fosfórico y azúcar. Una cadena lateral (una de las cuatro bases nitrogenadas que se representan en la fig. 2 - 4 , 8 por las letras A , T , C o G ) se extiende al interior de la doble espiral a partir de cada azúcar a lo largo de cada uno de los cordones, y cada una se fijaa la basenitrogenada de la cadena lateral del otrocordón(fig. 2-4,B). Puede haberincluso 40 millones de estos pares de bases en una sola moléculade DNA. Al disponerde estos datos, era inevitable buscar respuestas a preguntas como las siguientes: 1) LCÓmo puede almacenarse la información genética en el DNA? 2) ¿Cómo puededuplicarsela granmacromolécula de DNA de modo que permita que un cromosomase separeen doscromosomashijos, cada uno de los cuales tiene exactamente la misma información genética? (Trataremos de contestar estas dos preguntas de la manera más sencilla posible. Trataremosunatercercaincógnita;a saber,cómo la informaciónalmacenada en elDNA de unacélula funcionalquetrabaja es transmitida al citoplasma para regir las funciones que en éI se efectúan, en el cap. 4.)
CELULAR NUCLEO Y DlVlSION
¿COMO SE ALMACENA LA INFORMACION EN EL DNA? Paraayudaracomprendercómo se almacenala información en la molécula de DNA es útil considerar brevemente cómo la información está contenida en palabras. Las palabras consisten en letras. Sin embargo, las palabras brindan distinta información, no sólo porqueconsisten en distintasletras,sino tambiénporquelas mismas letras puedenutilizarse en palabras en sucesión diferente. Al considerar la molécula del DNA, descubriremosquetiene un alfabeto de sólo cuatro "letras" químicas, con la cual se escriben y disponen en oraciones largas "palabras"quebrindandistintainformación.Además, advertiremos que estealfabeto de cuatroletras es utilizado paraescribirsólopalabras detres letras. Concuatroletras,porejemplo, a, o, i,r, pueden escribirse varias palabras detres letras que brindan distinta información; a saber: ora, aro, río, oír, día, roí, raí, irá, y así sucesivamente. Si no fuera porque hay que pronunciar las palabras (lo cual exige prestaratencióna la colocación delas vocales y las consonantes), podrían escribirse 64 palabras clave de tresletras con un alfabeto de cuatroletras y, claro está, cadauna de las 64 palabrastendríadistinto significado. Las letras químicas de la molécula DNA Cadena I dela molécula original
A". C-C A-
T-C T"( T<
Cadena I1 dela molécula original
F T
-G >-T -A @-A +A
C-C C-C T-c A-. AA".
-A t T
G+
3-C
-G -G
H
I-T
Fig. 2-5. La primera etapa en laduplicación de una moléculade DNA es la separación delas dos cadenas.
lade
Cadena I molécula original
Cadena
Cadena
\ Y =Y A-+T
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Cadena II de la molécula original /-
A+-T C<-G A+>T T-4-A T<+A T-4-A C-tEG C-C-G T<+A A 4 j T A4-T A4FT
G+C Fig. t6. Segunda etapa enla duplicación deuna molécula de DNA. Después que las dos cadenas o cordones de la molécula de DNA se han separado como se muestra en !a figura 2-5, se sintetizaunanueva cadenaal lado decada una de las originales. Siempre se forma una A al lado de una T, y viceversa, y una C junto a una G . y viceversa; en consecuencia, cada una de las moléculas de cadena doble que se forman esidéntica a aquellas cuyos cordones se separaron.Compárense lascadenas entre sí y con la observada enla figura 2-4,B.
no necesitan escribir más que 20 palabras. Aunque lo que vamos a decir parezca increíble dado el gran número de atributos delosseres vivos,quesedeben a la herencia,laúnica vía final porlacual pueden actuar los genes es determinar en cada célula corporal qué aminoácidos (entre unos 20) se enlazan para formar las proteínas y en qué orden lo harán. Enel capítulo 4 se describe cómo ocurre lo anterior. Así pues, todo lo que se necesita es que haya una palabra clave diferente para cada uno,de los 20 aminoácidos. En consecuencia,haypalabrasadicionalessuficientesparaque algunos aminoácidos tengan más palabras clave, y de esta manera se utilizan la mayor parte delas posibilidades. Las cuatro letras químicas en el alfabeto del DNA son las cuatro bases nitrogenadas adenina, citosina, guanina y timina. Se representan en las figuras 2-4, B, 2-5 y 2-6 como A para adenina, C para citosina, G para guanina y T para timina. Las cuatro basesestándispuestasen lamolécula de DNApara cifrar información, pero para explicar este cifrado y cómo se leen las palabras clave de tres letras y, además,cómo puededuplicarse la molécula completa de DNA como preludio para la mitosis, describiremos más minuciosamentelamoléculade DNA.
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BlOLOGlA CELULAR
¿CUANDO PROPORCIONAN INFORMACION LAS MOLECULAS DEL DNA? Las moléculas de DNA brindaninformaciónen dostiposdecircunstancias. En primerlugar,cuando el DNA de unacélulaseduplica (lo que, como después explicaremos,ocurre como preludioesencial de lamitosis),lamolécula dealguna manera debetransmitir la informaciónqueposeealmecanismoquesintetiza el DNA necesarioparala duplicación del DNA previo. En este caso, cada palabra de la molécula de DNA debeproporcionar información. En segundo lugar, en células que no están en división las moléculas del DNA deben transmitir su información al mecanismo que sintetiza las proteínas necesarias para que la célula mantenga la composiciónnormal de proteínasy efectúe cualquier función que exija la secreción de éstas. En este caso, sólo se leen algunas de las palabras de la molécula de DNA. Además, las palabras leídasendistintas clases de células funcionales son lo suficientemente variadas para que estas células sinteticen diferentes proteínas y, en consecuencia, sean distintas en forma y función. Ellose explicaráminuciosamente en el capítulo 4.
COPIA DE LA INFORMACION EN MOLECULAS DE DNA ¿Cómo se duplican las moléculas de DNA?
.
La información delas moléculas de DNA adopta la forma de palabras detres letrascompuestas de un alfabeto de cuatro letras (A, C, G, T). Si deseáramos copiar la información almacenada enlas palabras de un libro, tendríamos que abrir el libro paraobservar las palabras impresas en sus páginas. Demanera análoga,para leerlas palabrasde tres letrasescritasa lo largodelamolécula del DNA por lasdiversascombinacionesde las cuatro bases nitrogenadas (A, C, G, y T) lamolécula,como un libro, debeabrirse.Mientras las bases nitrogenadas de cada cordón dela molécula de dos cordones estén unidas entre sí, las páginas del libro, por así decirlo, permanecen cerradas. Ello no significa que paracopiar una molécula de DNA los dos cordones deban separarse en toda su longitud al mismo tiempo, de la misma manera que para copiar un libro no debenabrirsetodas sus páginassimultáneamente. Un libro se copia página por página. Sin embargo, hay suficientes "ojos" químicos disponibles para copiar simultáneamente todas las distintas partes de la molécula de DNA que se han "abierto"en un momento dado.
Hecha esta introducción, podemos describir cómo la moléculaproporciona la informaciónnecesaria para ser duplicada en preparación a la división celular. En relación con ello, es muy importante percatarse de que las bases nitrogenadas de las dos cadenas o cordones no están unidas entre sí al azar sino de una forma muy específica, que se llama apareamientocomplementariodebases, que exige quela adenina se conjugue únicamente con timina y la citosina exclusivamente con guanina; las bases de cadaparson, deestamanera,mutuamentecomplementarias. En consecuencia, como se advierte enla figura 2-4,B, cuandohay una A en un cordón, siempre hay una T enel otro, y siempreque hay una C en una cadena, habrá una G en la otra. Además, cuando los dos cordones o cadenas comienzan asepararseconstituyendolaprimeraetapa en la duplicación dela molécula de dos cordones (la fig. 2-5 los muestra separados), cada cordón comienza a tener unanuevacadena formada a su lado. Debido al apareamiento complementario de bases, la informaciónbrindadapor una A en un cordónantiguo ocasionalaincorporación deuna moléculaneoformadade desoxirribonucleótido de tipo T al cordón recién formado (fig. 2-6). A la inversa, una T en la cadena descubierta de la molécula original produce la incorporación de una nueva molécula de desoxirribonucleótido de tipo A a la cadena recién formada. En consecuencia,por último se formandos nuevas moléculas decadena o cordón doble, la mitad de cada una es nueva y la otra mitad corresponde a la mitad de la molécula original (fig. 2-6). Así, en la misma forma que los dos cordones de la moléculaoriginal de dos cadenas noeranidénticos(fig: 2-5) sino complementarios entre sí (porque siempre que había,porejemplo, una A en unodeellos había una T en el otro), los dos cordones de cada moléculahijatampoco son idénticossinocomplementarios(fig. 2-6) Sin embargo, las dosmoléculas recién terminadas de cordón doble son idénticas no sólo entre sí sino también a la molécula madre de la cual derivó cada una de las cadenas (compárense las figs. 2-5 y 2-6).
¿Cuándo se duplican las moléculas de DNA? Las moléculas de DNA se duplican antes de la mitosis. En consecuencia, al comenzar la mitosis, cuandohaycromosomasfiliformesvisibles enel núcleo, todos contienen dos moléculas completas de DNA.Para precisar mejor cuándoseduplicanlas moléculas de DNA y la relación que guarda este fenómenocon el inicio dela mitosis, es menester explicar el ciclo celular.
NUCLEO Y DIVISION CELULAR
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CICLO CELULAR La palabra ciclo denota la repetición de una sucesión de fenómenosdurante un lapsodado, en la cual el acontecimiento final termina al comenzar el primer fenómeno del ciclo siguiente. Se utilizan círculos para ilustrar ciclos porque (por ejemplo) si se marca un punto dado en un círculo con un lápiz y se mueve ellápiz (en una dirección)alrededor del círculo, pronto volverá al punto de partida, y se dice que ha terminado un ciclo. Si se dibujan círculos, sedesignan comoetapas diferentes (o fases) deun fenómeno;lossegmentos de estoscírculos se marcan con flechas para indicar la dirección, se tiene un métodocómodoparailustrarcómo puede ocurrir una serie de cambios, sucesivamente y repetirse una y otra vezenel mismo orden. Por ejemplo: la forma en que las cuatro estaciones siguen en la misma sucesión, año tras año, puede ilustrarse por un círculo dividido en cuatro segmentos, cada uno de los cuales representa una estación, y la sucesión de los cambios de las estaciones se indica por flechas direccionales(fig. 2-7). La noción de ciclos y conducta cíclica enel organismono se limitaalascélulas. En realidad,hay muchas estructuras complejas (particularmente en el aparato reproductor) que pasan por ciclos o muestrancomportamientocíclico. Ello significa, en general que experimentan regularmente una serie de cambios de estructura y función que siempre termina con vuelta almismoestadoestructural y funcional en que se hallaban enun principio. La noción del ciclocelularsurgió del estudio de algunas clases de células desarrolladas in vitro (pág. 13). Algunasclases de células in vitro siguen divi-
otoño
-
3
s.
2 F 3
$ O
Primavera Fig. 2-7. Estaciones del año, ejemplo conocidode un fenómeno
cíclico.
(la otra célula hija
no se presenta en el esquema
Fig. 2-8. Fases del ciclocelular.Se indican (A) las dos fases principales, interfase y mitosis, B. las tres subdivisiones de la interfase (G,, S y G,) y la mitosis (M). La duración comparativa de cada fasedelainterfaseseindicaenelesquema (B)por lalongitud de la flecha. Hay variaciones importantes en la duración de estas fases entre diferentestiposcelularesytambién entre células del mismo tipo pero de distinta especie. Sin embargo, algunas duraciones representativas de las fases del ciclo celular para células típicas de ratón en cultivo en suspensión serían como sigue: G I , 8 horas; S; 7 u 8 horas; G,, 4 horas; M, 1 hora.
diéndose a intervalos regulares. Alterminarcada mitosis se formandoscélulashijas y después,tras un intervalodefinido,cada una de ellaspasa por otra mitosis. Tras el mismo intervalo de antes, cada una de estas células experimenta mitosis, y así sucesivamente. Las células quesiguen dividiéndose de manera regular de esta forma (in vitro o in vivo) se describencomo células en ciclo. Sin embargo, ilustrar el ciclo celular por un círculo plantea un problema; la célulaalpasarpor un ciclo se divide en dos células hijas; por ello, en un esquema (fig. 2-8,A) lacélulaquevuelvealpunto de
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BIOLOGIA CELULAR
partida del ciclo no es la misma que lo comenzó; el siguiente ciclo es iniciadoporuna célula hija. Sin embargo, dado que se forman dos células hijas en cada ciclo sucesivo, el esquema, para ser exacto, debería mostrar este fenómeno (que pronto haría que se llenara la página de círculos). El problema se resuelve al olvidarse de la otra célula hija en cada ciclo. Ello se justifica porque enlos ciclos la célula hija que se vigila cada vez que recorre el círculo se considera idéntica a la célula madre con que se inicia. El ciclo celular se divide en dos partes básicas: 1) mitosis y 2) intervalo entre el final de una mitosis y e l comienzo de la siguiente, que se llama interfuse (fig. 2-8, A ) , porque es la parte del ciclo entre fases consecutivasdemitosis.Alprincipio, se consideró que el ciclo celular sólo tenía estas dos fases. La mayor parte de las células del organismo se estudiaban normalmenteeninterfasey,enconsecuencia,se consideraba que ésta era la etapa en la cual una célula estaba en reposo o desempeñaba su trabajo especializado. Y, en realidad, aún se acostumbra llamar a las células que trabajan y que son especializadas, o a cualquier célula que no esté en mitosis, célula eninterfuse. Después, cuando se descubrió la relación entre las moléculas de DNA y los genes, se hizo patente que las primeras tenían que duplicarse antes del ciclo celular pues sólo así había genes suficientes para las dos células hijas. AI descubrir un método por virtud del cual podía marcarse por radioautografía (que se describe en el cap. 3 ) el nuevo DNA que se estaba sintetizando, de modo que podía descubrirse por estudio microscópico el DNA recién formado, se advirtió que las moléculas de DNA se duplicaban no en etapa temprana de la mitosis como se habría esperado,sino en la interfase,muchoantesquelos cromosomas pudieran descubrirse con el microscopiofotónicocomocuerposfiliformes.Por ello, el periodo en la interfase durante el cual se sintetizaba nuevo DNA se llamó fase S del ciclo celular ( S por síntesis) (fig. 2-8,Bj. Se advirtió que esta etapa comenzaba unas ocho horas antes del final de la mitosis y que necesitaban siete u ocho horas para llegar a s u fin. La brecha en el ciclo celular entre el final de la mitosis y el principio de la fase S se llamó fase G, (G por el inglés gap, que significa brecha o lapso), y la brecha entre el final de la fase S y el comienzode la mitosis se llamó fase G2. En consecuencia, el ciclo celular tiene cuatro fases, a saber: mitosis, G I , S, y G2 como se muestra en la figura 2-8,B, en la cual se indica el tiempo relativo de cada una. Al descubrirse que el DNA de la célula se duplicaba durante una porción dela interfase se modificó
la hipótesis de que la interfase estaba ocupada por completo por el desempeño de la función especializada de la célula. Entonces, pareció lógico suponer que durante el periodo S la energía de la célula se encaminaríaaduplicar el DNAenlugarde,por ejemplo, producir y elaborar secreciones a través de la membrana. En consecuencia, se supuso que una célula tendría que desempeñar su trabajo especializado en las fases G, o G, del ciclo. El hecho es, sin embargo, que las células en ciclos continuos no pasan mucho tiempo en cualquiera de estas dos fases para especializarse o efectuar trabajo especializado; además,las células queexperimentan ciclos continuos in vitro excepcionalmente son muy especializadas para funciones particulares, y durante las ocho horas,quepasanen G, éstasseconcentranen aumentar su contenido de manera que sean suficientementegrandesparaproducirdos células hijas. A s í , para que las células de interfase se conviertan en células detrabajomuyespecializado,salen del ciclo, pasajera o permanentemente, y por lo regular en la fase G,. Sin embargo, hay pocos tipos de célulasquesalen del ciclo G para especializarse (y es interesante que estas célufas se caracterizan por tener concentración doble de DNA). En consecuencia, las funcionesespecializadasdesempeñadas por las células corporalesdependende células queestán, con pocas excepciones, en una fase G duradera, o de células que han salido del ciclo en lase GI y que nunca volverán a entrar al mismo. Cuando las células del organismo permanecen en esta prolongada fase GI, se encuentran; en una larga interfase, que justifica su nombre: células de interfuse. Sinembargo,las células quesalenpermanentemente del ciclo en G, no se hallan de manera estricta en interfase, pues si no van a dividirse nunca no puede considerarse que estén entre dos fases demitosis.Sinembargo,tambiénsuelenllamarse célulasdeinterfaseporque el nombre interfuse ha llegado a guardar relación muy general con las células que efectúan funciones especializadas. A veces se dice que algunas células que han salido del ciclo en GI durante un lapso muy prolongado (y no obligadamente para efectuar funciones muy especializadas) han entrado en un estado Go, lo cual significa que se hallan de manera efectiva fuera del ciclo celular. Puede hacerse que vuelvan de Go a la fase G, del ciclo al aplicar algunos estímulos, por lo cual no han dejado permanentemente el ciclo celular. Hay determinados cambios bioquímicos típicos del estado Go, quepermitendiferenciarlas células en esta etapa de las que están en el ciclo. Sin embargo, hay opiniones distintas acerca del carácter de la diferencia esencial entre el estado Go y el estado Gl .
NUCLEO Y DlVISlON CELULAR
Importancia de la noción de ciclo celular en la histología En lo quese refiere a la noción de ciclocelular, dado que la mayor parte de las células del organismo son funcionales y especializadas, están en un periodo G, duradero del ciclo celular o han salido permanentemente del ciclo, para convertirse en lo que sellama célulasfinales o terminales. Pero, incluso enel organismoplenamentedesarrollado,muchas células debendividirse para substituira lasquese desgastan o se pierden constantemente por alguna superficie. Además, las lesiones suelen exigir la formación denuevas célulaspara su reparación. En consecuencia,debeocurrirmitosisentrealgunos miembros de la población celular del organismo durantetoda la vida. En consecuencia, si aceptamos que la mitosis exige que la célula pase por un ciclo, debehaber célulasde distintaclase quepresentan ciclos en el organismo, aunque sólo ocasionalmente. En realidad, en algunos tejidos, como veremos más adelante,lascélulas presentan ciclos de maneraregular y extensa. Sin embargo,no todaslas células corporales tienenla capacidaddepresentarciclos. Para explicar lo que ocurre enel organismo, aclara lascosasclasificarlascélulas en trescategorías y observarcómocadapoblacióncelular se conserva o no se conserva en ellas.
¿COMO SE CONSERVAN (O NO SE CONSERVAN) POBLACIONES CELULARES EN LAS TRES CATEGORIAS DE CELULAS CORPORALES? Al estudiar la conservación de l a s poblaciones celularesenel cuerpo, es útil percatarse de lo que es sólo una regla muy general, en el sentido de que la especialización deuna célulaestá en razónmás o menos inversadesu capacidad de realizar mitosis.
Categoría 1 Al nacer, o almáximo despuésde unosaños de vida, hay algunas células que han alcanzado un estado muy especializado sólo aexpensas depérdida completade su capacidadreproductora.Además, no hay mecanismo alguno para substituir estas células especializadas si se desgastan o son destruidas. Las células nerviosas son el ejemplo clásico de este grupo. Despuésde unos años, tenemostodas las neuronas que llegaremos a poseer. Al desgastarse y morir hay, durante toda la vida, disminución constante del número. Para compensar esta noción desalentadora, sin embargo, hay otra consoladora.
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Quizá sea algo ventajoso que sean capaces de dividirse, pues, en caso de hacerlo, pudieran perturbarse la memoriayotrasfuncionesnerviosas superiores.
Categoría 2 Muchas clases de células que se especializan para efectuarfuncionesparticularesse desgastan o se pierdendelassuperficies corporales,muchasveces con rapidez. Además,al igual que las célulasnerviosas, esta segunda categoría no puede reproducirse. Sinembargo,hay un mecanismoparareponerlas; ladivisión de célulasdelmismo linaje(tipo familiar) queaún no sehanespecializado losuficientepara perder la de reproducióncontinuán el ciclo.Comoconsecuencia, de esteconjuntodecélulas que presentan ciclos, siempre haydisponibles nuevascélulasparatomar el lugardelas especializadas quese pierden. Ellosignificaque en muchas partes del cuerpoquese describen en detallemás adelante hay recambio continuo y a veces rápido de la población celular, con células relativamente poco especializadas que permanecen en ciclos celulares el tiempo suficienteparaproporcionar descendientes quepuedenespecializarse para tomar el sitio de las células funcionales que se pierden. En consecuencia, hay balance entre la producción y la pérdida celulares en muchaspartes del cuerpoadulto, de modo que el número total de células permanece igual aunque cambian sus miembros individuales. Las poblaciones celulares de estas partes del cuerpo se llaman poblaciones celulares en renovación y semantienen en lo que se llama estado uniforme o constante. Porejemplo: algunas células que revistenla mayor parte del intestino se pierden constantemente de la superficie interna hacia la luz. Sin embargo, el revestimiento celular del intestino se mantiene integro porquenuevascélulas de la misma familia,pero menos especializadas y situadas más profundamente en la pared del intestinocontinúanpresentando ciclos para producir células hijas que dejan el ciclo en la fase G, y se especializan, desplazándose hacia la superficie para conservar la capa de revestimiento del intestino. En consecuencia, el intestino tiene un nuevorevestimientoalospocosdías. De manera análoga, algunasde lascélulassanguíneasviven unosdías y deben sersubstituidasporcélulas que nacen de otras menos especializadas del mismo tipo familiar. Estas célulasmenos especializadassiguen presentandociclos enlamédula ósea o enalgún otro tejidohemopoyético, desdedonde salen del ciclo en número suficiente para especializarse, llegar a la sangre y mantener constante el número de las
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BIOLOGIA CELULAR
varias clases de células en la circulación. Incluso en los huesos, que solemos considerar estructuras relativamentepermanentesenlosadultos,hayrecambio lento de la población celular, pues los osteocitos muy especializados viven sólo años o decenios y no toda la vida adulta, como pudiera pensarse. Sin embargo, también en este caso hay células no especializadasdellinajedelososteocitosquepresentan ciclos confrecuenciasuficienteparaconservar un depósito de células no especializadas sobre la superficie ósea,dondepuedenespecializarseyformar hueso nuevo donde se necesite y cuando se necesite. Se vuelven particularmente activas, como veremos, en la reparación de fracturas, donde se forma hueso nuevo rápidamente para reparar la rotura. Se han usado varios nombres para designar a las células no especializadas de una familia que conservanlacapacidaddedividirse,lacual se pierde cuando los miembrosde la familiaseespecializan mucho. Por ejemplo: se las ha llamado células germinativas, progenitoras o de la familia. Abundaremos sobre este último nombre. Células madre. De los varios nombres mencionados(yotrosquepudieranincluirse) el de células madre ha gozado de amplio uso en años recientes y, además,haadquiridounsignificadomás o menos especial. Célula madre significa algo más que germinativa, antecesora o progenitora; hay muchos ejemplos de estas últimas en el desarrollo prenatal del organismo. Sin embargo, aparecen diferentes órdenes de estas células y algunos desaparecen en etapa prenatal en el cuerpo al desarrollarse. El nombre de célula madre ha llegado a denotar una célula de tipo ancestral que persiste como el mismo tipo celular en la vida posnatal y, en consecuencia, conserva la capacidad de entrar en ciclos durante toda la vida para proporcionar células que pueden especializarse y ocupar el sitio de las que mueren o se pierden. Si la familia de células representa vanas clases de células diferentes pero afines entre sí, se dice que la célula madre es pluripotencial o multipotencial, 10 cual significa que tiene la potencialidad de especializarse por varios caminos algo diferentes. Por ejemplo: en relación con la hemopoyesis, los eritrocitos y los leucocitos tienen como origen la misma célula madre. Pero, a veces una célula se considera madre cuando sólo da origen a una clase de célula final o terminal, pero ello únicamente si lo anterior entraña la formación de una serie de células con orden creciente de especialización, con células de una etapa que dan origen a las de la siguiente, y así sucesivamente, hasta formar la célula final o terminal. A veces se dice que las células madre de esta clase son unipotenciales, porque aunque derivan de ella
más de una forma de células en su camino, la célula última es unacélulafinal o terminaldeuna clase particular. Más adelanteveremosejemplosdelas dos clases de células madre. En lo quese refiere al ciclocelular,aunquelas células madre siguen siendo capaces de entrar en éI durantetoda la vida(fig. 2-9, arriba), debeseñalarse que no es obligado que estén en un ciclo continuo.Pareceríaserqueexperimentan cicloscon la frecuencia suficientemente exacta para conservar la población, de la cual algunos miembros siempre están saliendo para especializarse más. En consecuencia muchas células madre permanecen, en fase G, sin especializarse (fig. 2-9, centro). Estas células están dispuestas en cualquier momento a entrar en el ciclo de nuevo como células madre mantener y el número normal. Cuando las células madre salen de esta población, lo hacen en lafase G, yentonces comienzan a especializarse (fig. 2-9, abajo). Sin embargo, en algunas clases de células madre la especialización ocurre más o menos en etapas. Cuando sólo hay especialización parcial, una célula que salió del depósito de células madre puede, en algunos casos, seguir siendo capaz de presentar ciclos en su nueva forma. En consecuencia, no siempre debe haber división de una célula madre ancestral para cada célula especializada que se convierte en una familia celular. En realidad, el recambio de la población de células madre puede ser muy lento. Sin embargo, cuando están plenamente especializadas, cabesuponerqueestas células(finales o terminales) que por último surgen de células madre en la vida posnatal pierden la capacidad de presentar ciclos celulares. El conceptodecélulamadre es importantey se comprenderá con mayor facilidad describir al ejemplos concretos. Ahora deseamos señalar que los depósitos o pozos de células madre de distintas clases tienen una función vital en el crecimiento y la conservación de las poblaciones celulares de los tejidos en los cuales las células funcionales especializadas han perdido la capacidad de presentar ciclos.
Categoría 3 Hay clases de células que son una excepción a la regla general de que la función especializada disminuyelacapacidadreproductora,pueshayvarios ejemplos de células muy especializadas que en determinadas circunstancias entran en un ciclo para restablecer su número normal. Sin embargo, rara vez aprovechan su capacidad reproductora una vez completado el crecimiento del órgano al cual pertenecen. Hay células de este grupo en la mayor parte
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de los órganosdondelas células funcionales tienen larga vida y donde rara vez ocurre división celular despuésdel desarrollo completo del órgano. Las célulasdelhígado (hepatocitos)sonejemplo de esta categoría. Sin embargo, cuando seextirpanincluso dos tercios del hígado enun animal de laboratorio, las células de la porción restante experimentarán división y se reproducirán con tanta rapidez que el hígadorecuperará sus dimensiones previas en menos de dos semanas. Las células que elaboran hormonas tambiénsonmuyespecializadas; en circunstancias
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normales,pocas de ellas necesitanreproducirseen medida alguna,pues,al igualquelos hepatocitos, tienen vida muy duradera; sin embargo, en circunstancias alteradas la mayor parte de las células pueden experimentardivisión,locual indica que, aunque especializadas, no han perdido por completo la capacidad de reproducirse. Después de haber explicado cuándo, dónde y por qué ocurre en estado normal la mitosis, no sólo durante el crecimientosinotambién enlavidadel adulto, nos referiremosa sus aspectosfísicos después de explicar brevemente la cromatina y los cromosomas.
DIVISION CELULAR CROMATINA Y CROMOSOMAS
¿Qué es la cromatina? La cromatinano esun compuestoquímico cuya fórmuIa puede escribirse. Como señalamos, la basofilia depende principalmente del contenido de DNA. Se sabe, por estudios conME, quela cromatina, aunque en núcleosen interfase (GI) (fig. 2-1) con el microscopio fotónico parece estar en forma de gránulos o acúmulos, siemprese presenta en forma de filamentos delgadosmuy largos,cadauno delos cuales, corno explicaremos en breve, esen realidad un cromosoma. La molécula de DNA muy larga, helicoidal y de doscordonesestáenrolladaen su trayecto para acomodarse dentro del hilo cromosómico. El DNA guarda relación con algo de RNA y también con histonas y otras proteínas básicas, y se estáestudiandominuciosamentelaposibilidad de que algunas de estas substancias participen en la regulación de la expresión genética del DNA. En resumen: la cromatina es el nombre que se da a la substanciacompleja de loscromosomas. Aún no se ha dilucidado cabalmente cómo guardan relación estructural y funcionalentre sí estoscomponentes de la cromatina, ni por qué motivos. ¿Qué son los granulos de cromatina observados con MF? La cblula
sale del ciclo v se especializa
Fig. 2-9. Algunos ejemplos de la variación en el ciclo celular de las células madre, en las cuáles las células pueden estar enun ciclo (arriba), permanecer en fase G, duradera sin especializarse (centro) o dejar el ciclo en G, y comenzara especializarse
(abajo).
La cromatina en el núcleo de las células que no se dividenrepresentalos sitios donde los filamentos cromosómicos(que,cuando están extendidos,son invisibles con el MF) se han enrollado, plegado o conglomerado para convertirse en masaspequeñas lo bastante densas para ser visibles con el MF como gránulos 13 acúmulos, después de la tinción.Una formafácil de imaginar lo queocurre es tomar un segmento largo de alambre muy delgado y, endis-
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tintossitios del mismo,enrollarlo o arrugado en masaspequeñas y densas. El alambrerepresentaría el filamentocromosómico y los sitiosdonde está enrollado o arrugado enmasaspequeñasseríanlos gránulos o qcúmulosde cromatinaobservadoscon el microscopio fotónico. Con el MF no se advertiría el"alambre", dondeno está arrugado o enrollado. Cromatina condensada y extendida de las células que no se dividen. La cromatina visible con MF llegó aserllamada cromatinacondensada, en tanto quelaspartes del filamentocromosómicoinvisible con MF (peroque pueden observarsecon ME, comoveremos más adelante)sellamaron cromatina extendida. Como se explica enel capítulo 4, es muy probable que sólo el DNA de la cromatina extendida sea activo parabrindarinformación qué rigela síntesisproteínica en lacélulaqueno se divide. De aquí la paradoja de quetoda la cromatinaque pueda observarsecon MF enel núcleo decélulas que trabajan enel organismo probablemente no esté efectuandotrabajoalguno. Elloes el motivopara llamar a la cromatina extendida eurromatina, o cromatinabuena,porque trabaja, yalacromatina condensada h e t e r o c r o m a t i n a ( g r . h e t e r o s , diferente), la otraclase de cromatina. Cromosomas mitósicos. Cuando una célula entra en mitosis, los cuerpos filiformes (fig. 2-3) o en forma de bastón (fig. 2-1) que se tiñen de obscuro parecen haber substituido a los gránulos de cromatina de la célula que no se divide. Tres acontecimientos causan este cambio. En primer lugar, el DNA de cada filamento de cromatina que se presenta en la fase GI se duplica enla fase S, ylas dos moléculas de DNAformadas de estamaneraseseparan unade otra. En segundo lugar, las proteínasrelacionadas con la molécula de DNA en un filamento de cromatina son sintetizadas enla fase S y quizáen alguna medida también en lafase G,, de modo quepara entonces hay el doble de filamentos de cromatina en el núcleoque enlafase GI. En tercerlugar,cada uno de los dos filamentos de cromatina se condensa de alguna manera en toda su longitud, de modo que para el momento en que la célula entra en mitosis lo queeranfilamentosúnicos, sólo parcialmente condensados,decromatina en la fase GI sepresentan enla primeraetapa de lamitosis como filamentos dobles de cromatina, con los miembros de cada par ladoalado y unidos sólo en un sitio,llamado centrbmero. Seobservan estosfilamentosdobles (fig. 2-3) porque el DNA de cadafilamento se ha condensado lo suficiente para ser una estructura tingible,visiblecon el MF. Se desconoce cómo losfilamentos de cromatina secondensanparaformar los gránulosobservados
con el MF en las células que no sedividen y cómo se condensan en toda su longitud en la mitosis. Por lo menos en algunas células vegetales, lo que se observacon el MF sugiereque los filamentos de cromatina pueden enrollarse(fig. 2-10). Sinembargo, estudios con ME de células de mamífero indican que enla mitosis los cromosomas se condensan al plegarse,comodescribiremos en el capítulo siguiente. Obsemación sobre la nomenclatura. La mitosis es un fenómeno descrito fundándose en estudios hechos con MF enelsiglo XIX; gran parte de la nomenclatura que aún se usa para describir el proceso se ideó por entonces. En consecuencia, cabe esperar que algunosdelos nombres deuso actualexijan ampliación,modificación, o ambascosas,paraevitar confusiones. Después de comprobar que los cromosomas mitósicos eran estructuras dobles, cada filamento de esta estructuradoble se llamó cromútide, posiblemente porque unodelossignificadosdel sufijo -id es "lo mismo", y desde luego los dos filamentos de un cromosomamitósico son semejantes, pues cada uno tiene un complemento integrodelosmismosgenes. Sinembargo,como se advertirá en una etapa ulterior dela mitosis, las doscromátides de cadacromosoma dobleseseparanuna de otra, y una cromátidedecadacromosomapasaráa lo quellegará a ser una célula hija, y la otra irá a la segunda célula. Ello, claroestá,es el motivo deque las células hijasseangenéticamenteidénticas. Pero, llegados
Fig. 2-10. Microfotografíacon inmersión en aceite delos cromosomas en células vegetales mitbicas (preparación por aplastamiento), tratados con cianuro sódico antesdeteñirlos con el reactivo de Feulgen para DNA. El aspecto después del tratamiento, que hace que los cromosomas se extiendan, sugierenquelosfilamentosde cromatina que los forman están enrollados. (Cortesía de A. Gopal-Ayengary L. Coleman.)
NUCLEO Y DIVlSlON CELULAR
aquí, la nomenclatura original se torna insuficiente a la luz de los conocimientosactuales.Cuando se ideó no había motivo para suponer que cada cromátide observada en la mitosis continuaría existiendocomo un filamentolargoextendidodurante la interfase. En realidad, se consideraba que al final de la mitosis las cromátides de cada célula hija se fragmentabanparaformar los gránulosdecromatina observados en las células en interfase, y que estos gránulos de alguna forma se reordenaban en cromosomascuando la célula hijacomenzabaulteriormente otra fase de mitosis, Sin embargo, en la actualidad se ha comprobado que los cromosomas son losportadoresdelos genesy quecadafilamento cromosómico existe como una entidad de un cordón durante toda la interfase y, en consecuencia, aún se presenta(en su forma extendida) en las células en fase G, y en las células que han dejando de presentar el ciclo para funcionar de alguna manera especializada. En consecuencia,puedecrearconfusión designar cromosomas, sin más ni más, a las estructuras de un cordón observadas en la interfase y a las estructuras de filamento doble advertidas en las células mitósicas. Antesde la segundamitad del siglo xx hubiera sido justo, en un examen de histología, solicitar que unestudiantedescribierauncromosoma,porque por entonces era adecuado considerarlo un cuerpo defilamentodobleque se teñíadeobscuro al ser observado con el MF en células que experimentaban mitosis. Pero, dado que la misma palabra se utiliza en la actualidad para los filamentos dobles que son prácticamente invisibles con el MF en el núcleo de célulasqueno se dividen(que,claroestá,son la mayor parte de las células del organismo), describir cromosomas como estructuras dobles según se definían originalmente hoy sería respuesta inadecuada. Por desgracia, la asociación de la palabra cromosoma con una estructura doble se refuerza constantemente en la mente de los estudiantes porque las microfotografías se toman a menudo de cromosomas mitósicos,quesoneminentementeadecuadaspara estudiar anomalías cromosómicas en el campo de la citogenética. En consecuencia, las microfotografías de los cromosomas que un estudiante observa El siempresonlas del tipodedosfilamentos. problemadedescribirloscromosomas(quepuede tornarsemuyconfuso) se simplificaríamucho,a nuestro juicio, si los cromosomas de filamento sencillo se llamaran cromosomus S y los cromosomas defilamentodoble(despuésdeladuplicaciónde DNA en la fase S) se denominaran cromosomus d. Seguiremos este método cuando pudiera no ser d a roaqué clase nosreferimos.Cuando se le pida
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describir un cromosoma, el estudiantepodrápreguntar con justicia qué clase, si cromosoma s o cromosoma d. FENOMENOS DE LA MITOSIS Acontecimientos principales de la mitosis Cuando comienza la mitosis, hay 46 cromosomas d en una célula humana. Durante la mitosis, los dos cromosomas S (cromátides)queformancadacromosoma d se separan uno de otro por completo. En consecuencia, la célula en esta etapa tiene 92 cromosomas s. La mitad de ellos, que corresponden a uno de los dos cromosomas S (cromátides) de cada unodeloscromosomasdoriginales,sedesplazan haciaunextremode la célula (que mientras tanto suele alargarse) y la otra mitad va al lado opuesto de la célula. En cada uno de estos dos sitios, los cromosomas S se reorganizan en núcleos en la disposición característica de la fase G,. Los cromosomas S se extienden parcialmente y, en consecuencia, tienen la capacidad de regir la síntesis proteínica. La formación de los núcleos originaría que la célula fuese binucleadaa no serporqueen el intervalo elcitoplasma presenta constricción en la línea media y separa las células en mitades; cada mitad, en consecuencia, es una célula hija completa con núcleo que tiene complementocompletodegenesidénticoal de la otra célula hija. Las diversas etapas de la mitosis se ilustranenesquema enla figura 2-11, yen materialdecorteenlafigura 2-20; losdescribiremos en breve. Uno de los fenómenos más fascinantes que se observan en la mitosis es la aparición de una estructura delicada y pasajera, llamada huso mitósico, que tiene un papel importante en lo siguiente: 1) alinear los cromosomas d en un plano en la línea media de la célula (fig. 2-11, C)y 2) movimiento de los cromosomas s (antes descrito) hacia cada lado de la célula alargada (fig. 2-11,C, D y E). La mitosis tiene cuatro fases o etapas consecutivas: profuse (gr. pro, antes); metafase (gr. meta, después, más allá, y en 'Consecuencia cambio o transformación); anafase (gr. ana, unavez más) y telofase (gr. telos, final). En estado normal, la mitosis es continua y cada fase se confunde imperceptiblemente con la siguiente. El fenómeno global en las células animales ocurre en 1 a 1.5 horas, según el tipo celular. Aunque la formación de dos células hijas exige división del núcleo y del citoplasma, tendemos a considerar que la mitosis es principalmente un fenómeno nuclear en el cual los cromosomas d en la célula
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Fig. 2-11. Esquemas que ilustranlas diversasetapasde la mitosis, eincluyen condensación de la cromatina en cromosomas, formación del huso mitósico y separación de los cromosomas y los centríolos por igual enlas dos células hijas. (Cortesía de V. Kalnins).
,~.. .... '
A
,2
..
INTERFASE (G,)
Cinetocoro
PROFASE
Microtúbulos
Cromosoma S
contirluos
Fascículo de filamentosdeactina
E
TELOFASE
F
INTERFASE
(G,)
NUCLEO Y DlVlSION CELULAR
madre se separan endos cromosomas S , que después se distribuyen para constituir el conjunto completo de cromosomas S paracada célula hija. Sinembargo,comoveremos, este acontecimiento nuclearocurreúnicamente como resultado dela participación en el fenómeno, de organitos citoplásmicosllamados centríolos, deloscuales dependela formación del importantísimo huso mitósico. En consecuencia, antes de describir minuciosamente cada una de las cuatro fases de la mitosis, es menester explicar los centríolos y la función que tienen en las fasesdel ciclocelular quepreceden alamitosis.
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Centríolos y formación del huso mitósico Toda célula enlafase GI tieneen su citoplasma dos estructuras muy pequeñasllamadas centríolos (gr. kentron, relacionado con un centro o de sitio central)porque al parecertratan de tomar un sitio enel centro dela célula (fig. 2-11,A). Sin embargo, porlo regularnoalcanzanestesitioacausa dela forma y lasituación del núcleo,peroseacercanlo más posiblealcentro de la célulade modoquesi, por ejemplo, el núcleo está escotado enun lado, los centríolos suelen hallarsedentro dela concavidad,
Fig. 2-12. Micrografía electrónica ( X 500 000) de un centríolo en corte transversal, tomada de una célula epitelial ciliada en desarrollo de la tráquea del embrión de pollo, fijada en presencia de ácido tánico. Obsérvense los nueve fascículos de microtúbulos en la disposición radiada caen racterística, en la pared del centríolo.Cadafascículocontienetresmicrotúbulosincluidos material fibrilar fino. Con esta técnica se demuestra ventajosamente la estructura de subunidadesde los microtúbulos(que se estudian en el cap. 5). (Cortesía de M. Wassmann y V. Kalnins.)
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BIOLOGIA CELULAR
Con el MF y usando material preparado especialmente, a veces es posibleapenasobservar los centríolos en unacélula enfase GI en forma de dos puntos. Con el ME, los centríolos se aprecian como estructurascilíndricas,cadauna de las cualestiene 0.5 pm de longitud y 0.2pm de diámetro. Las paredes del centríolo consisten en nueve haces longitudinalmente dispuestos de rnicuotzíbulos (fig. 2-12). Los microtúbulos son estructuras delicadas semejantes a bastón, de 24 nm de diámetro y, como se advierte en micrografíaselectrónicascongranaumento, cadaunoguardasemejanzacon un tuboya queel centro es menos denso quela periferia, a lo cualse debe el aspectohueco. Puedenadvertirse fragmentos cortos de los microtúbulos en corte longitudinal en la figura 2-17 (donde están marcados por Mt) y en cortetransversal enlafigura 2-16 (enla región indicada por K). Los microtúbulosseforman en el citoplasmaapartir deuna proteínaprecursorallamada tubulina. Enun centríolo en corte transversal, los microtúbulos (como yaseñalamos) pueden observarse dispuestos en haces de tres, y estos fascículos están incluidos en materialfibrilarfino(fig. 2-12) que forman la pareddel centríolocilíndrico. Una célula en fase G, tiene dos centríolos dispuestosperpendicularmenteentre sí (fig. 2-11,J). Sinembargo, ésta enun ciclo entrará en la fase S delmismo; cuandose llega a la fase G , ya se habráformado al lado un pequeño centríojo hijo perpendicularmente a cada uno de los centríolos originales (fig. 2-11,A). Cada centríolo hijo crece como resultado de formaciónconstante de microtúbulos,comoseadvierte en los cortes longitudinales de centríolos en la figura 2-13, A y B. Como resultado de la duplicación de los dos centríolos hay dos pares de ellos (en totalcuatro) en una célula durantela fase G, del ciclo(fig. 2-11,A).
Profase Cuandocomienzalaprofase, o inmediatamente antes, un par de centríoloscomienzaa desplazarse hacia un polo de la célula y el otro hacia el opuesto (fig. 2-11,B). Más o menos simultáneamente con este movimiento,a vecesse formanlo que conel MF parecen ser fibrillas delicadas y se irradian desde la regiónde cada par de centríolos (fig. 2-11,B). Estas fibrillasseobservaroninicialmente enhuevos de
y,,
sin embargo, los
hsteves(fig. 2 - 1 1 , ~ ) .
mucho mífero en división. comienzaaformarse
I
'
en células de maME muestra que en esta etapa . . un conjuntodemicrotúbulos
Fig. 2-13. Micrografíaselectrónicas ( X 50 000) quemuestran cómo se forman nuevos centriolos (células ependimarias de embrión de rata). Las células están en interfase (A) y en metafase (B).Se muestrandos etapasde la formación de centríolos hijos
gitudinalmente. El centríolo hijo (A) es mucho más corto que el original. En (E) el centríolo hijoha alcanzado lamismalongitud que el padre. Muchos microtúbulos (flecha) terminan región laen cercanaa los centríolos en (B).(Cortesía de J. Marshall y V. Kalnins.)
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Metafase desde cada lado de cada par de centríolos orientado hacia el otropar(fig.2-11,B). La pequeñazona En laprofase los cromosomasdaparecen,al exacta situada a un lado de cada par de centríolos, de la cual divergen los microtúbulos, se llama emplear el MF, en forma de estructuras filamentosas centroorganizadordemicrotúbulos. Los microtú- dobles (fig. 2-3). Al continuar la profase, adquieren forma de bastón (fig. 2-1, Cromosomas). El acortabulos, al igual que en otros sitios, se forman a partir de una proteína precursora, la tubulina. Como se mientoy el engrosamientodeloscromosomasd advierte en la figura 2-11,8, los microtúbulos forma- continúanciertotiempoenlametafase,demodo se dos en este sitio pronto se extienden desde el centro que los cromosomasddemetafase,cuando extienden en un portaobjetos y se tiñen, son lo basorganizador de un par de centríolos para unirse a densos para poder ser estudiados con el los microtúbulos que salen del otro centro. En bre- tante microscopio fotónico. Pueden prepararse extenve, los microtúbulos que divergen de los dos sitios siones de cromosomas d humanos en metafase vason lo suficientementelargosparainterdigitarse; liéndosede células rotas (fig. 2-14) yseemplean para diferenciar estos microtúbulos de otro conjunto que se forma enbreve, se llaman microtúbulos mucho en clínica, como se explicará en el capítulo continuos o interpolares porque se extienden (conti- . 3. En la figura 2-14 puede advertirse que hay difenúan) de un polo al otro. Como se observa en la fi- rencias entre los diversos cromosomas d de las célugura 2-11, B, la disposición de los microtúbulos con- las del ser humano; difieren en longitud y en cuanto tinuos (que se extienden del par de centríolos de un a la posición del centrómero (gr. kentron, meros, polo de la célula al par de centríolos del polo opues- parte). Sin embargo, el centrómero no suele estar en to) es más ancha en la porción media y se adelgaza el centro de los cromosomas d . Las porciones de un hacia los extremos. Ello debe haber recordado a alcromosoma en metafase entre el centrómero y los guien los husos de tejer (bastones aguzados en los dosextremossellaman brazos. Estos, claroestá, son estructuras dobles que consisten en partes de dos extremos), de modo que llamó huso a la estructura de los microtúbulos que se forma en la mitosis. En cromosomas S adyacentes (cromátides), como puede etapamuytempranadelaprofaselacubierta o advertirse si se observan con cuidado los cromosomembrana nuclear aún está intacta (fig. 2-l1,B) de mas en metafase en la figura 2-14. Los brazos de los modoque el husoque se formaestáfuera del cromosomas difieren en longitud. núcleo (fig. 2-11, B). El dato más característico observado con el MF es Alcontinuar la profase, la cubiertanuclear(la quetodosloscromosomasd se disponen,con las observada con el ME) se disgrega y el nucléolo, o la regiones del centrómero,en el mismoplano(fig. mayorparte del mismo,desaparececomoentidad 2-11,C y 2-15). Este plano se llama plano ecuatorial (se explicará cómo ocurre lo anterior en el cap. 4). de la célula porque,al igual que el plano del En consecuencia, ya no hay una barrera estructural ecuador de la Tierra, cruza de un lado a otro la céque impida que el huso en desarrollo se desplace a lula perpendicularmente al eje longitudinal del huso. un sitio central de la célula, donde los cromosomas Desde los centrómerosdeloscromosomasd disd se enredarán más o menos en los microtúbulos del puestos en este plano, los dos cromosomas S (crohuso.Además,comoresultado del alargamiento mátides)decadabrazotiendenadivergermucontinuo de estos tubos, los dos pares de centríolos tuamenteyaadherirseaalgúnlado del plano se alejan cada vez más y la célula misma se alarga ecuatorial (fig. 2-11,C). ¿Qué causa que los cromoen consecuencia. somas d se dispongan a través de la célula de esta En esta estapa avanzada de la profase prevalecen manera? Estudioscon ME descubrieron un posible las siguientes circunstancias. El núcleo y el nucléolo motivo de que los centrómeros de los cromosomas d han desaparecido como entidades visibles. La célula se ordenen en el plano ecuatorial, pero para descries más ovalada con un par de centríolos cerca de bir lo anterior primero hemos de mencionar cómo el cada extremo. Los microtúbulos continuos (interpohuso adquiere un segundo grupo de microtúbulos. lares) del huso ocupan el sitio que correspondía al Estructura fina de los cromosomas en metafase núcleo y los cromosomas d del núcleo están en los y desarrollo de los microtúbulos cromosómiespacios intermicrotubulares del huso.Pero,miencos. Cuando MF el reveló que había un hutras está desarrollándose esta situación, ocurre otro SO durante lametafase(como se observaenla acontecimientoimportanteporvirtud del cual la fig. 2-15), se supuso que el huso consistía en profasecede el lugaralametafasede la mitosis. fibrillas de alguna clase. Sólo al estudiarlo con ME Paradescribirestesuceso se necesita explicar más se comprobó que había microtúbulos y que el huso minuciosamente los cromosomas d. está formado por ellos. Además, se supuso inicial-
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BIOLOGIA CELULAR Fig. 2-14. Microfotografíascon inmersión en aceite de los cromosomas en metafase de un varón normal.(Cortesía de C. Ford.)
mentequetodos los microtúbulos delhusosedesarrollaban a partir delos centríolos. Sin embargo, en laactualidadsabemos queel huso consiste en más que sencillamente microtúbulos continuos, porquepronto sehizo patentequeseformaba un segundo grupo de microtúbulos desde las regionesde loscentrómeros delos cromosomas. Como ya mencionamos, estudios con ME y otras clases de pruebas indican que los núcleos de células que no se dividen contienen cromosomas en forma defilamentos largosde cromatinasuficientemente condensados y con intervalos en su trayecto que en el MFtienen el aspecto de gránulos de cromatina (fig. 2-1). Al emplear ME las porciones condensadas de los cromosomas S en células en trabajo se presentan como acúmulosgranulososobscuros de forma irregular que varían en dimensiones (fig. 2-11,F). Al cortar un cromosoma en metafase y examinarlo con el ME, un corte que pasa por cualquiera delosdos cromosomas S del que está formado se presenta como unamasafibrogranulosaobscura de contorno irregular; en la figura 2-16 se advierten dosmasas de esta indole. Se considera que el aspecto granuloso depende de que el cromosoma S de filamento único estáapretadamenteempaquetado y plegadoen
toda su longitud, de maneraque un corte hechoa través dela masa del filamentotortuosoexplicaría el aspectogranuloso. En el capítulo siguiente se ampliará la explicación de cómo ocurre el empacamiento del filamento.
Fig. 2-15. Microfotografiacon inmersión en aceitede células en metafase(testículode rata, tinción conhematoxilinaférrica). Obsérvense el huso mitósico y la disposición de los cromosomas enel plano ecuatorial de la célula. (Cortesía de Y . Clermont y C. P. Leblond.)
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En lafigura 2-16, el corte pasó por la región del centrómero del cromosoma,que seobserva entre las dosmasasobscuras; seha marcado con K porquemuestraunaestructurallamada cinetocoro, de las cuales hay una a cada lado del centrómero de un cromosoma d en la metafase. El nombre cinetocoro originalmente denotaba la zona pálida, el centrómero mismo, donde estaban unidos los dos brazos del
Fig. 2-16. Micrografíaelectrónica ( X 50 OOO) de un corte que pasa por la región del centrómero de un cromosomamitósico en el cual se advierte la región del cinetecoro (K).Las dos masas obscurascorresponden a partes del mismo cromosoma S , dobladasdemodoque los brazos del cromosomaentran en el plano del corte. En laregión del cinetocoro,situada enlauniónde los dosbrazos, pueden observarsemicrotúbuloscromosómicos en cortetransversal.Adviértase el aspectogranuloso del cromosoma, quedependede los filamentosde cromatina (visibles enlas dos flechas como hilos encorvados) que se cortan innumerables veces. (Cortesía de V. Kalnins.)
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cromosoma d. Se denominó cinetocoro (gr. kinetos, movible, chora, espacio) porque seguramente se pensó que dado que los cromosomas tenían brazos de distinta longitud era el espacio del que se movía. Sinembargo, en laactualidad, el nombredenota una pequeña estructura en forma de disco Y pareada, dispuesta cada una en los dos lados del centrómero de un cromosoma d, donde puede advertirse únicamentecon el ME por su pequeñez. Cuando son activados, los cinetocoros actúan de manera semejantea los centríolos como centros de organización de microtúbulos y comienzalaformación de rnicrotSbulos cromosómicos (cinetocóricos), algunos de los cuales aparecen en el corte transversal en lafigura 2-16. Los cinetocoros se activan en etapaavanzada de la profase porque no pueden comenzar la formación de microtúbulos antes que se disponga de tubulina. La tubulina,unaproteína, es elaborada en el citoplasma, donde seencuentra enun fondocomún para la formación de túbulos continuos. Sin embargo, la tubulina sólo es utilizable por los cinetocoros de los cromosomas cuando la membrana nuclear se disgrega en etapa avanzada de la profase. En consecuencia, la formación de túbulos cromosómicos (cinetocóricos) ocurre después de la formación delos microtúbuloscontinuos. La desaparición de la cubierta nuclear tiene un segundo efecto, ya que permite queelhusoque consiste en túbulos continuos ocupe una posición central en la célula(compárense B y C en la fig. 2-11). En esta etapa, los cromosomas d están enmarañados en losmicrotúbuloscontinuos,demodo quecuandolosmicrotúbuloscromosómicoscrecen de cada uno de los dos cinetocoros de cada cromosoma en metafase,obligadamente tienenque interdigitarse con los microtúbulos continuos y, en consecuencia el huso queda formado por dos conjuntos demicrotúbulos(figs. 2-17 y 2-18). Ahora podemos conjeturar cómo la formación y el crecimiento de losmicrotúbuloscromosómicos hacen que loscentrómeros de loscromosomas se alinien perpendicularmente enel planoecuatorial. El problema quizá sea semejante al de un ser humano que sostiene una escaleradeextensión de dos partes por la mitad Y trata de enun corredor angosto. si sostiene la escalera por la mitad Y deslizalasdospartes una sobreotraparaextenderla, prontoadvierte que se alargademasiadoy sólo puedeadaptarsealpasillo en sentido longitudinal. Además si sigue estando de pie a la mitad de la escalera advierte que cuando ésta e& abierta Y llega de un extremoal otro de la habitación, é1 está situado a la mitad entre los dos extre-
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Fig. 2-17. Micrografíaelectrónica ( X 50 000) de parte deunacélula en metafase; se observanmicrotúbulos continuos (Mt) entre cromosomas adyacentes (Chr) y microtúbulos cromosómicos (flechas) unidos a un cinetocoro (K) de un cromosoma. (Cortesía de V. Kalnins.)
mos de la misma. En consecuencia, pudiera considerarse que los factores mecánicos por sí solos dependientes del crecimiento de los microtúbulos cromosómicosapartir deloscinetocorosendirecciones opuestas en un conjunto (habitación) de microtúbulos continuos prácticamente paralelos (fig. 2-11, C y D )tenderían a alinear las regiones de los centrómerosdetodosloscromosomas enunsitio (plano ecuatorial de la célula) a la mitad del camino entre los dos extremos del huso. Entonces, los cromosomas S (cromátidas) comienzan a desplazarse del plano ecuatorial hacia los polos al iniciarse la anafase.
Anafase La anafase (figs. 2-11, D y 2-20, D y E) comienza cuando la región del centrómero de cada uno de los cromosomas se divide de modo que los dos cromosomas s de cadacromosomad se separanpor completo entre sí, por lo cual, como mencionamos, cada célula hija recibirá un conjunto de 46 cromoso-
mas S idénticos. Después de dividirse los centrómeros, una mitad de los 92 cromosomas S comienzan a desplazarse hacia un polo de la célula y la otra hacia el poloopuesto. Se hadiscutidodesdehace mucho cómo ocurre este movimiento. No se ha dilucidado la forma en que se produce la fuerza que lo origina. El descubrimientorecientedefilamentos que contienenactina y otrasproteínas musculares en los husos mitósicos hace pensar que la fuerza hace tracción de los cromosomas hacia los polos por losmicrotúbuloscromosómicospudieragenerarse de la misma manera que la fuerza para contracción en las células musculares (que veremos más adelante). Al desplazarse los cromosomas S hacia los POlos, los microtúbulos del cinetocoro se tornan más cortos, posiblemente como resultado de desacoplamientoen losextremosmáscercanosalospolos. Una de las funciones de los microtúbulos cinetocóricos pudiera ser disminuir y regular la velocidad con la cual los cromosomas se desplazan hacia los polos, para asegurar una separación ordenada y preci-
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Fig. 2-18. Micrografíaelectrónica ( X 22 000) departede una célula en anafase; se observauno de los polos del huso mitósico. En este polo, hay un par de centríolos (Ce), uno cortado transversalmente y el otro en corteoblicuo, rodeadospormaterialdenso.Se irradianmicrotúbulos (flechas) de huso hacia los cromosomas intensamente tenidos situados en el exterior (Chr). Los microtúbulos los cromosómicosestánunidosa cromosomas en los cinetocoros (K). Células ependimarias de J. embrión de rata.(Cortesíade Marshall y V. Kalnins.)
samente dirigida de los mismos. Es interesante en relaciónconello que los movimientoscromosómicossonlentos(aproximadamente 1 pmlmin), en comparación con los movimientos más rápidos característicos de otrossistemasmóviles. Quizádebamencionarse que también seha postuladolaexistencia de mecanismos quenoexigen participación de actina ni de otrosfilamentos que posean proteína muscular. En este caso se considera queel movimiento de los cromosomas se debeal deslizamiento de los microtúbulos cromosómicos más allá de los microtúbulos continuos con polaridad opuesta (los microtúbulos se reúnen en un extremo y se separan en el otro y de esta manera poseenpolaridadneta).McIntosh y colaboradores (1969),y más recientemente Margolis y colaborado-
res, han propuestomodelosfundados enla noción deque los microtúbulos generan la fuerza que separa los cromosomas s enla anafase. AI seguir separándose los cromosomas, el huso mitósico, se alargamáshastaalcanzar un tamaño doble alde la fase anterior.Seconsidera que este alargamiento se debe a que los microtúbulos continuos empujan los dos extremos del huso para separarlos;ayudaademásaseparar los dosgruposde cromosomas s .
Telofase Hacia el final de la anafase y el comienzo de la telofase,comienzaaaparecer una constricción en la mitad de la célula alargada (figs. 2-11,E y 2-20,F y
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También se advierten a menudo en esta región fascículos de filamentos que contienen actina (fig. 2-19). Cuando la segmentación ha terminado y se han separado las células hijas, puede quedar un resto del cuerpo medio unido a una de ellas en el sitio donde se separaron y persistir hasta etapa avanzada de la metafase. Mientrastanto,como se muestraen la figura 2-11,F, los cromosomas S de cada célula hija se han desenrollado en grado variable y adoptan la forma característica de los cromosomas S en los núcleos en interfase; enconsecuencia,sepresentancomogránulosdecromatina,ya sea enformacompacta o dispersa. Los nucléolos vuelven a formarse como se describeen el capítulo 4 ysereconstituyeuna nueva cubierta nuclear en cada célula hija para rodear a la cromatina, nucléolos y savia o jugo nuclear.
IDENTIFICACION CON MF DE LAS CELULAS E N DIVISION OBSERVADAS EN CORTES ORDINARIOS Fig. 2-19. Micrografía electrónica ( X 60 OOO) deunacélulaen segmentación en la etapa de telofase de la mitosis. Se advierte un haz de microtúbulos continuos que forman el cuerpo medio entre las dos células hijas (que estarían a la izquierda y la derecha de la micrografía). La flecha señala filamentos que contienen actina, en corte transversal y guardan relación con la formación del surco desegmentación.(Cortesía de S. Dales.)
G). Estaconstricciónrodeaa la célula y forma lo que se ha llamado surco de segmentación, porque al profundizarsedivide la célula endos células hijas (figs. 2-l1,Fy 2-20,H). En la etapa en que aparece el surco de segmentación, en este sitio, inmediatamente debajode la membranacelular, se apreciauna acumulacióndefilamentosquecontienenactina (fig. 2-11,E). Como veremos al hablar del citoplasma en el capítulo 5 y del músculo en el capítulo 18, los filamentosdeactinaparticipanen los mecanismos de la contracción, pero en sí mismos no son contráctiles. Sin embargo, es probable que los filamentos de actina en colaboración con otros componentescitoplásmicospuedancrearunafuerzaque apriete el anillo y de esta manera haga cadavez más profundo el surco de segmentación. Al ahondarse el surcodesegmentación,un fascículo de microtúbulos aún une las dos células que están a punto se separarse y forman lo que se llama cuerpo medio de la célula en división (figs. 2-11,Ey 2-19). El examen más cuidadoso del cuerpo medio muestraquecontieneextremosdemicrotúbulos incluidos en una substancia densa de tipo fibroso.
Suele decirse que las células que se ven en los cortes en cualquier fase de la mitosis, son o contienen imágenes mitósicas. Observarlas en un corte indica que estaba ocurriendo división celular al obtener el tejido. Se observan imágenesmitósicasenmuchos tejidos normales antes de terminar el crecimiento. Después, se aprecian en sitios donde las células deben dividirseparamantener las poblacionescelulares. Además, en estados anormales aparecen en sitiosespecíficos dondeestáocurriendo la reparación del daño y también como proliferaciones celulares anormales, como el cáncer, en el cual su frecuencia ayuda a diagnosticar la entidad nosológica. Observar imágenesmitósicasenun corte tiene gran importancia, por lo cual es imprescindible que el estudiante de histología o histopatología aprenda a reconocerlas fácilmente.
Algunos auxiliares para identificar imágenes mitósicas en cortes ordinarios Por importante que sea conocer los detalles de los fenómenos mitósicos descubiertos por elME y que describimos, el problemadeidentificarimágenes mitósicas en cortes con H. y E valiéndose de MF debe enfocarse percatándose de que sólo se podrán detectar las estructuras tangibles de dimensiones adecuadas. Además, los preparados ordinarios con H y E pasan a través de células que contienen imágenes mitósicas de modo que se cortan en todos los pla-
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nos imaginables; en consecuencia, se necesita buscar cuidadosamente para encontrar ejemplos del aspectoque suele observarse en los esquemasen los cuales el corteesperpendicularalplanoecuatorial de la célula. Además, dado que para descubrir imágenes mitósicasdebeconfiarse, engran medida, en encontrar células en las cuales la disposición normal de la cromatina enfase G, ha sido substituida por loscromosomas, recuérdese que en cortesordina-
C
Metafase
D
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rios la fijación de los cromosomas es menos satisfactoria queen preparacionesobtenidas por aplastamiento. En los cortes, los cromosomas tiendenpues aacumularseentre sí. Ello plantea el problema de diferenciar entre una imagen mitósica y el núcleo de una célula moribunda o muerta en la cual la cromatina suele c:onglomerar en una masa sólida. Por último, el aspecto depende de la fase de la mitosis en la cual se detuvolacélulaalfijarla.
Metafase-anafase
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La identificación de la mayor parte delasimágenes mitósicas se hace al observar cromosomas, teñidos intensamente, en la porción más central de una célula (que suele ser pálida) sin que estén rodeados por cubierta nuclear (ver fig. 2-20C, D, E y F). Además, en cortesordinariosel estudiante no puede confiar en ver los cromosomas individuales claramente en las imágenes mitósicas, puespueden estar agrupados más o menosíntimamenteparaformar un conglomeradoirregularintensamentebasófilo (fig. 2-20C, D, E, y F). Sinembargo,considerando que los cromosomas separados o agrupados se tiñen intensamente con hematoxilina, lo que debe indicar la posibilidad de una imagen mitósica al observar el corte, esel material de color más intensamente azul en un núcleo que se observa en el núcleo normal de interfase enel corte. La metafase, la anafase y la telofase son más fáciles de identificar encélulas cortadasaproximadamente en ángulo recto al plano ecuatorial. El aspecto que se muestra en la figura 2-2O,C, D, E, y Fserá aproximadamente igual al de los esquemas comunes con que se ilustra la mitosis. Con fijación y tinción especiales, incluso puede observarse un huso en una imagen en metafase (fig. 2-15). Es más fácil obtener cortesdetejidosvegetales enloscuales lascélulas en divisónestánorientadas enlamisma dirección quehacerlo en tejidosanimales; en consecuencia, para estudiar la mitosis suelenemplearse cortes de raíces en crecimiento pero, en la mayor parte de los cortes de material humano, las células del tejido que se examinano estándispuestasenel mismo plano. En consecuencia, el estudiantedebeser capazde imaginar el aspectoque tendrían lametafase y la anafase si las célulasquelacontienenestuvieran cortadas en un plano diferentedel eje mayor. Para cerciorarse de que se están observando imágenes mitósicas, es útildescubrir algún ejemplode anafase, pueseslaimagen mitósicamásfácil de identificarpara el principiante (o paracualquiera), siempre que el corte sea casi perpendicular al plano ecuatorial, como se observa enlafigura 2-20,E. Sin embargo, dado que las probabilidades de descubrir imágenes mitósicas cortadas en este plano particular son mucho menores queen cortes en otros planos, senecesita mucho tiempo y paciencia y utilizar varioscortesparadescubrir imágenes mitósicasque ilustren bientodaslas fasesde lamitosis. Sin embargo, si se observa un acúmulo de sustancia intensamente teñida en el citoplasma, a menudo con una zonapálidaalrededor,nolimitada por membrana nuclear, y conaspectoerizado o espinoso (fig. 2-20, C, D o E) debido a los cromosomas que se proyectan desde la substancia en distintos ángulos, hay
gran probabilidad de que se trate de una imagen mitósica. Los núcleos al morir a menudo se contraen y forman una masa azul obscura que pudiera confundirse con imagen mitósica, debe recordarse que una masa de cromosomasmitósicos,aglomerados,tiende a presentar un contorno espinoso (fig. 2-20, C y E) que dependedela protrusión delos cromosomas. Una equivocaciónque suelen cometer los principiantes es considerar que dos núcleos en interfase situados cercauno del otro pudieran sertelofase y, en consecuencia, imagen mitósica. Es poco probable que se trate de telofase a menos que hayan ejemplos netosdelasfases más tempranasmanifiestos en la misma preparación.
EFECTOS DE LA RADlAClON SOBRE LA DIVISION CELULAR La forma enquela radiacióndañaa Ids células difiere de la lesión causada por otra clase de agentes físicos. En realidad, saber cómo una quemadura térmica o congelación,causan lesiones más bien dificulta la comprensión del dañoporradiación. Por ejemplo:tocarunaestufacalientecausaunalesión local delapiel y el tejido subyacente que se torna rápidamente manifiesta. Además, el daño dela piel es mayor enla superficie y disminuyeen relación con la profundidad. Por lo contrario, el daño que hace la radiación quizá no se manifieste durante un tiemporelativamentelargo y, además,no disminuya obligadamente en relación con la profundidad; en realidad, la radiación de alta energía puede ser mucho más perjudicial en las zonas subyacentes que en la superficie de la piel. El efectoperjudicialque los rayos X o gamma causan a las células vivas ensu trayecto, se debe a que los fotones de altaenergía de la radiación ponen en movimiento electrones energéticos en el núcleo y el citoplasma de la célula. Estos electrones activados pueden chocar conotrosátomos de los componentescelulares y expulsarlos,haciendoque se vuelvan tan intensamente reactivos que al instante entran en combinaciones químicas, nuevas y casi siempre, inadecuadas en el medio inmediato, lo cual modifica la composición química de los componentes celulares con los cuales reaccionan. Ahorayapodemospreguntarnos qué efecto tendríaloanterioralobservarcon MF células, por ejemplo, del hígado, cuyo aspecto normal nos es ya conocido y que excepcionalmente experimentan mitosis en circunstanciasnormales.La respuesta es quetiene muypoco o ningún efecto.Lomismo ocurre a nivel de ME. Las células especializadas funcionalesnosiempre muestran dañoporradiación
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que debido, por lo menos en parte, a los siguientes motivos. En primer lugar, en una célula especializada normal sólo una fracción pequeña de los genes presiden la síntesis de las proteínas especiales que caracterizan a esta clase decélula. La probabilidad de que cualquieradeestos genesparticularessea dañado sería mucho menor que la probabilidad de que cualquiera de los muchos genes no utilizados en la célula sea afectado. Además, si uno o más de los genes activosfuesenlesionadospor la radiación,podría haber genes duplicados indemnes que desempeñarán su trabajo. En tercer lugar, cualquier alteración química dependiente de átomos intensamente reactivos en el citoplasmaqueentranennuevascombinaciones químicas pudiera tener importancia pasajera únicamente si los genes que rigen la síntesisde nuevas proteínas no son afectados, porque siempre se están sintetizando nuevas proteínas y el material alterado pronto sería catabolizado y substituido. En consecuencia, el aspectoylafunciónde la célula pudieran ser muy semejantes a los de su estado anterior. Según se ha comprobado experimentalmente que las células en interfase pueden tener aspecto normal,
Fig. 2-21. Microfotografía con inmersión en aceite de una célulaenmitosis (preparaciónporaplastamiento) después de 5 O00 rads de rayos X. El huso de esta célula tiene tres polos en lugar de dos y muchos de los cromosomas se retrasan y forman puentescromosómicos. Muchoscromosomas tienen formaanormal. (Según J. E. Till y G. F. Whitmore: Effects of x-rays on mammaliun cells in tissue culture. En Proc. 3rdCanadianCancer Res. Conf., New York, Academic Press, 1959.)
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peroque el dañopor radiación se hacepatente cuandointentanentrarenmitosis. L a s células del hígado de un animal adulto normal rara vez se dividen. Sin embargo, si se extirpa una porción grande del hígado, las células restantes pronto presentan divisiónactivay el hígadorecupera sus dimensiones normales. Cuando esta clase de operación se efectúa en un animal cuyo hígado ha recibido previamente radiación suficiente, en lugar de descubrir imágenes mitósicasnormalesenloshepatocitos,aparecen muchasimágenesmitósicasanormales. Lo mismo sucede si las células que proliferan en cultivo se sometenaradiación. L a s mitosisulterioresquedan afectadas. Los cromosomasmitósicospuedenpresentar modificaciones de la forma, romperse o unirse de manera anormal, y quizá se pierdan completamentefragmentosdelosmismos. Los husostambién pueden presentar anomalías; por ejemplo: pueden tener tres polos en lugar de dos, con el resultado de que los cromosomas son atraídos en tres sentidosynoendos (fig. 2-21). Los cromosomas mitósicos actúan como si fuesen pegajosos y en la anafase los cromosomas S (cromátides) no se alejan entre sí de manera regular. Algunos se pueden retardar y formar puentes entre los dos grupos de cromosomas (fig. 2-21). Los cromosomas pueden dividirse sin que lo haga el núcleo; ello origina núcleos voluminosos con número de cromosomas que excede del normal; en este último caso, las células afectadas pueden ser mucho más voluminosas que las normales. El daño celular por radiación se aprecia a veces cuando las células tratan de experimentar mitosis; ello se debe a la primera vez que el daño sufrido por la cromatina de la célula en interfase puede manifestarse. Los genes de las células tienen que duplicarse antesquela célula sedivida y, paralograrlo, los dos cordones o bandas de cada molécula de DNA debensepararse,demodoquecadacordónactúa como plantilla para la síntesis de una segunda cadena. Se dispone entonces de dos moléculas completas de cordón doble que brindan el númerodoble,de genes necesario para que pronto se formen las dos células hijas (figs. 2-5 y 2-6). Para comprender por qué el daño encubierto del DNA aparecerá en esta etapa de la mitosis, no olvidemos que en sus actividades normales, la célula utiliza una pequeña fracción del número total de genes, únicamente los necesarios para regir las síntesis de proteínas indispensables en la ,-lase particulardecélula. se la mayor parte de los genesde casi todas las células funcionales. Para que una se cada molécula del a h n d a n t e D N A d e la célula (Parte del cual se utilizó en la interfase) tiene que duplicarse
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en la fase S, y entonces la porción modificada de la molécula de DNA impide la duplicación adecuada en las bandas complementarias. Si el daño tiene gravedad suficiente, se manifiesta en forma de cromosomas rotos O imágenes mitósicas anormales. Puede alcanzar una gravedad tal que fracasa en todos los intentosdeefectuar lamitosisy cesa la división celular. Incluso una rotura cromosómica aislada se considera potencialmente capaz de destruir la capacidad de proliferar la célula. Esto es enparte el fundamento del uso deradiación en el tratamiento del cáncer. La finalidad no es tanto matar a las células cancerosas en la interfase, como dañarlas para que no sean capaces de realizar bien la mitosis, con lo cual se toma más lento o cesa el crecimiento ulterior. Además, la radiación puedeadministrarsepormétodosingeniosos,de modo que el sitio del tumor reciba más que los tejidoscircundantes o adyacentes del paciente. Ello, claro está, es conveniente porque la radiación inhibe laproliferacióndetodaslascélulas del sujeto (normales y cancerosas) en la zona tratada.
Efectos mutágenos En ocasiones la radiación no causa daño suficientes para impedir queuna célulapresentemitosis. Puede afectar al material genético y alterado ligeramente. El gen o los genesmodificadosquizá no afectenladuplicaciónde todo el DNA,demodo que lamitosispuedeser normal, pero cuando los genes alterados se duplican como preparación para la mitosis,tambiénseduplican sus alteraciones. Asípues,lascélulasdescendientesdelaafectada tendrán las características impartidas por los genes alterados que se han duplicado. Esta es la forma en la cual la radiación, en dosis que no son mortales para lacélulapuede producir mutaciones celulares. La mutaciónenunacélulacorporalcausadadeesta manerapuedeiniciarcáncer,comoocurriócon muchafrecuenciaenquienestrabajanconrayos X antes que se conociera el peligro de la radiación ionizante.Además,unamutacióndependientede radiación de la células germinativas puede originar una anomalía enundescendiente, el cual se llama mutante.
Lo que significa “sensibilidad a la radiación” Este término ocasiona confusión por los siguientes motivos. En primerlugar,endistintascircunstanciasambientales las mismas clases de células que reciben las mismas dosis deradiaciónpuedenexperimentar
cantidaddiferentededañode su DNA. Un factor muy importante que modifica el grado de lesión es la presión parcial de oxígeno. L a s células en los sitios de presión parcial alta son más susceptibles a la radiación que las de regiones de presión parcial baja. En segundo lugar, se consideraba que las células eran más sensibles a la radiación si se administraba durante la mitosis. Si bien ello de cuando en cuando es verdadero en algunas clases de células de determinadas especies, no es aplicable para la misma clase de células en otras especies. En consecuencia, no puede hacerse generalización alguna. En tercer lugar, podría decirse que las que permanecen en la interfase durante un periodo duradero, e incluso durante toda la vida, son menos sensibles a la radiación que las que se dividen frecuentemente, porque las primeras no pasan a la fase (mitosis) en la cual actúan los efectos mortales de la radiación. Pero, cuando el índice de recambio celular es el mismo, todas las clasesdecélulasen el mismomedio son igualmente sensibles a la radiación (en cualquier fase del ciclo celular). Por último, pudiera decirse que lostejidos cuya poblacióncelulartienerecambiomás rápidoson más sensibles que aquellos cuyo recambio celular es lento.Porejemplo:estáplenamentecomprobado que en la radiación corporal total hay daño mucho mayor del revestimiento del intestino delgado y los tejidoshemopoyéticosqueenlostejidosen los cuales el recambio celular es lento o nulo. Sin embargo, ello no depende de que más células sean dañadas porque se hallan en mitosis al ocurrir la radiación. El daño es mayor en las células con índice alto de recambio porque la población de células en estos tejidos debe mantenerse por virtud de proliferación constante y rápida para producir nuevas células. Dado que la radiación lesiona células de modo que no pueden experimentar con éxito la mitosis, se torna muy lenta la producción de nuevas células para substituir a las de vida breve. Las células que revisten al intestino suelen vivir sólo unos días y algunosleucocitos, queprotegencontra lasinfecciones bacterianas también tienen vida corta, la radiación corporal intensa y total impide que se conserveadecuadamente el revestimientodelintestino delgado y hace que el número de por lo menos una clase de leucocitos en la sangre descienda repentinamente hasta casi cero. En consecuencia, cabe decir que los tejidos en los cuales el recambio celular es alto son más susceptibles (sensibles) a la radiación que aquellos en los cuales el recambio celular es lento, pero ha de comprenderse claramente que las células que participan no son mássensiblesa la ra-
NUCLEO Y DlVlSION CELULAR
diación; en cambio, lostejidosafectadossonsensibles acualquiercosaquetrastorne la producción constante denuevas células.
EFECTO DE LA COLQUlClNA SOBRE LA
MITOSIS Un alcaloide, la colquicina (que se extrae del bulbo de una especie colquiácea, Colchicum autumnale) tiene dospropiedadesbiológicasnotables. La primera fue muy útil para quienes sufrían gota, por que la colquicina fue el primer fármaco que aliviaba la inflamacióndolorosa de lasarticulaciones.Sin embargo,el segundo efecto tieneinterésmás general, porque la colquicina tiene propiedad de detener el proceso de la mitosis. En presencia de colquicina, el huso mitósico no se forma y, en consecuencia, los cromosomas de las células en división no se separan entre sí. Los cromosomas siguen condensándose; poreso, loscromosomas de metafaseobservados después de tratamiento con colquicina son más cortosy gruesosque losnormales(fig. 2-22). E1 ME ayudó a dilucidar el mecanismo por virtud del cual la colquicina detiene la mitosis y el progreso delaslesiones articulares gotosas. Impide la formación de microtúbulosporque se conjugaa las subunidadesde proteína de microtúbulos (tubulina) e impide queformenmicrotúbulos. En consecuen-
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cia, cuandohaycolquicina se inhibe la formación de microtúbulos. En la mitosis la colquicina inhibe la formación de microtúbulos continuos y cromosómicos. En consecuencia,nadahayqueempujea los dos pares de centríolos separándolos hacia los dos polos de la célula. Por el.10, los cromosomas d se disponen en una esfera alre'dedorde dospares de centríolos en el centro de la célula y siguen acortándose. En los cortes,estadisposición de loscromosomasguardasemejanzaconuna imagen mitósica y sonllamados metafase de colquicina o metafase C (fig. 2-22). Este efecto de la colquicina es reversible. Cuando las células tratadas ya no están bajo el efecto dela colquicina, puede formarse un huso característico.Sigue una metafase verdadera en Ia cual los cromosomas d se disponen característicamente en el ecuador del huso, 10 cualva seguidode separaciónnormal delos cromosomas S entre sí.
Fármacos que inhiben la proliferación celular Se hadescubiertoqueotrosfármacosactúande manera análoga al impedir la formación del huso y , comoconsecuencia, detienenla proliferacióncelular. Dos alcaloides, uincristina y uinblastinu, que pueden aislarsede la plantallamadapervinca, se hanutiliza.doenel tratamiento de pacientes de algunasclasesdeneoplasias malignascon el finde disminuir o impedir el crecimiento ulterior y, de estamanera,formanparte del armamentarioactual dela quimioterapia. Esmenester percatarsedeque fármacos de esta clase queinhiben la formación de microtúbulos actúan de manera diferente que la radiaciónparadetenerlamultiplicacióncelular.
Efecto de la colquicina en la gota
Fig. 222. Microfotografía enla cual se advierten metafases C en preameloblastos y preodontoblastosde un diente (tincióncon azul de toluidina). Este tejido se obtuvo de un animal ocho horas despuésde inyectar colquicina y se advierte gran porcentaje de célulasendivisión atrapadas enuna formacaracterística semejantea la metafase. Se aprecia un ejemplo adecuadoabajo en el centro. (Cortesía de C. Smith.)
También merece mencionarse el mecanismo en virtud del cual la colquicina alivia laslesiones articulares dolorosas de la gota. La gota es un trastorno metabólico (con tendencia familiar) en el cual el hcido úrico, producto del metabolismo delas purinas, no se secreta con larapidez suficiente para impedir queaumente la concentración en lasangre, y tienden adepositarse enlos tejidosarticulares cristales de uruto sódico. El sitio más frecuente, o por lo menos el ejemplo clásico, es la primera articulación del dedogrueso del pie.Sinembargo, los cristales de urate sódico por sí mismos no cauSan inflamación dolorosa. La inflamación intensa característica de la gota depe.nde de invasiónde l a tejidosafectados por ciertaclase de leucocitos que llegan al foco y tratan de englobar y destruir los cristales; es la in-
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BIOLOGIA CELULAR
vasión celular la que causa la inflamación aguda. La colquicina impide la formación de microtúbulos en estos leucocitos, y al carecer de microtúbulos en el citoplasmason incapaces defuncionaradecuadamente, en consecuencia, no invaden el tejido articular. El mismo efecto sobre los microtúbulos impide que los leucocitos liberen enzimasqueagravan la inflamación. En consecuencia, la administración de colquicinapuedealiviar o impedirlainflamación aguda dolorosa de las articulaciones, pero también puede motivar el efecto inconveniente de disminuir la formación de microtúbulos en otros sitios. En la actualidad, hay otros fármacos que alivian la gota al disminuir la producción del ácido úrico o al facilitar la excreción del mismo.
Empleo de colquicina en el diagnóstico clínico de anomalías cromosómicas La capacidad de la colquicina para detener la mitosis en una etapa en la cual se identifican más fácilmenteloscromosomas tiene granimportancia en otro campo clínico. Las células obtenidas, por ejemplo, de la sangre de un sujeto pueden estimularse para proliferar in vitro y las mitosis así obtenidas puedendetenerseconcolquicina. El hechodeque puedanobtenerse y estudiarsecontanta sencillez preparaciones de cromosomas d mitósicos ha facilitado la evolución de dos temas muy importantes de la genética médica, que se describirán en el capítulo siguiente.
Uso de colquicina para estudiar el recambio celular
Si se inyecta una dosis adecuada de colquicina a un animal o se añade a un cultivo de células en proliferación, todas las células que entran en la mitosis después de administrar la colquicina no pueden terminarlay,seacumulan imágenesmitósicas hasta suspender el fármaco. Sin embargo, si enalguna etapaantesdedisminuir la concentraciónde colquicinasecuentan las imágenesmitósicas,puede precisarse el número de células que entran en mitosis en el tiempo dedicado para el experimento. En los tejidos y órganos de la economía en los cuales la proliferación es equilibrada por pérdida o muertes celulares, es posible utilizar colquicina para estimar el índice de recambio de la población celular al medir el porcentajede células queentranenmitosis despuésdeunlapsodado. Este método,hasido desplazado en gran medida por la radioautografía, un procedimiento general cuyas aplicaciones en bio-
logía celular sontantasque lo describiremosmás minuciosamente enel capítulo siguiente.
BlBLlOGRAFlA Y OTRAS LECTURAS
El orden de los epígrafes sigue a los diversos temastratados en el texto (la bibliografíasobre la cromatina en el núcleo en interfase se incluye en el cap. 4). Ciclo celular en relación con poblaciones celulares y recambio de las mismas* Altman, C. C . , and Enesco, M.: Cell number as a measure of distribution and renewal of epithelial cells in the small intestine of growing adult rats. Am. J . Anat., 121t319, 1967. Beserga, R. (ed.): The Cell Cycle and Cancer. New York, Marcel Dekker, 1971. Baserga,R.:Multiplication and Division in MammalianCells. 6. New The Biochemistry of Disease: A Series of Monographs, York, Marcel Dekker, 1976. Bertalanffy, F. D . , and Lau, C.: Cell renewal. Int. Rev. Cytol., 9t357,1962. Cairnie,A.B.,Lala, P. K., and Osmond, D.G.(eds.):Stem Cells of RenewingCellPopulations.NewYork,Academic Press.1976. Clarkson, B., and Baserga, R. (eds.).: Control of Proliferation in Animal Cells. Cold Spring garbor Conferences on Cell Proliferation, vol. I . Cold Spring Harbor Laboratory, 1974. Fry, R. J. M., Griem, M. L., and Kirsten, W. H. (eds.): Normal and Malignant Cell Growth. New York, SpringerVerlag,1969. Goss, R. T.: Turnover in Cells and Tissues. In Prescott, D. M., Goldstein, L., and McConkey, E. (eds.): Advances in Cell Biology. vol. 1. New York, Appleton-Century-Crofts, 1970. Leblond, C. P., Clermont, Y., and Nadler, N. J.: The pattern of stem cell renewal in three epithelia (esophagus, intestine and testis). Can. Cancer Res. Conf. (Pergamon Press), 7:3, 1967. Leblond, C. P., and Walker, B. E.: Renewal of cell populations. Physiol. Rev., 30:255, 1956. Marques-Pereira, J. P., and Leblond, C. P.: Mitosis and differentiation in the stratified squamous epithelium of the rat esophagus. Am. J. Anat., I I7t73, 1965. Prescott, D. M.: Reproduction of Eukaryotic Cells. New York, Academic Press, 1976. Stohlman, F., Jr.: The Kinetics of Cellular Proliferation. New York, Grune & Stratton, 1959.
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los
lmajesdelciclo ce-
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Núcleodelas células en división: Radioautografía, clasificación de cromosomas y meiosis
En este capítulo explicaremos lo siguiente: 1) cómo el DNA de los cromosomas puede marcarse en la fase S del ciclo celular para calcular el tiempo de recambio de las células por radioautografía y vigilar la historia de la vida de las células marcadas; 2) la estructura fina de los cromosomas en metafase; 3) cómo puede identificarse con el MF cada cromosoma enmetafaseycómopuedendiagnosticarse las desviacionesde lo normal(estoes, las anomalías cromosómicas), y 4) el fenómeno de división (meiosis)en las célulasgerminativasfemeninasy las causas de algunas anomalías cromosómicas.
hace la luz. La radiación, sin embargo, atraviesa las envolturas de papel negro utilizadas para proteger las películas de la luz y las afecta de la misma manera que la exposición a la luz. Ello nos permite entender un sistema de uso corriente en las zonas del hospital y el laboratorio donde se emplean máquinas de rayos X o isótopos radiactivos, pues los miembros del personal llevan en la bolsa un película fotográfica protegida de la luz. Estas películas se revelan y renuevanperiódicamenteparacerciorarsedeque ningúnmiembro del personal se expongaaradiación excesiva. El métodohistológicoparadescubrirradiación por isótopos radiactivos en cortes hechos para estuRADIOAUTOGRAFIA (AUTORRADIOGRAFIA) dio MF o ME consisteenrevestirlos,en el cuarto La radioautografía es un método histológico rela- obscuro con una clase especial de emulsión fotográfica y almacenarlos en la obscuridad cierto tiempo. tivamente reciente que ha ampliado mucho lo que Después se revelan en la obscuridad y se fijan. Copuededescubrirsevaliéndosedelosmicroscopios los fotónico y electrónico. Es un método muy reciente mo se describirá minuciosamente más adelante, porque sucedió a los adelantos en la física nuclear sitiosen el cortedondehayisótoposradiactivos habrán afectado la emulsión que los cubre y en conque motivaron la producción de isótopos radiactivos de diversos elementos. Exigía, en particular, la secuencia, se presentarán en forma de "granos" obsproducción de isótopos de elementos que fuesen uti- curos sobre lo sitios en los cuales emanó la radiacradioautografia lizados por las células o pudieran unirse a las subs- tividad. Esta preparaciónsellama (radius, rayode luz; gr. autos, propio; grapho, tanciasempleadaspor las células y quefuerapophotos, sible inyectar sin peligro en animales o añadir culti- escribir). Al igual queunafotografía(gr. vos, en cantidades que no dificultaran el metabolis- luz) denota una imagen hecha por la luz, una radiomo celular normal. Considerando que el isótopo ra- autografía significa una imagen formada por los radiactivo (o la substancia marcada con el mismo) en- yos que emanan de algo. traría enreaccionesdemaneraanáloga al equivaInicialmente,sedisponíadepocosisótoposralente no radiactivo, y al mismo tiempo emitiría radiactivos; por ejemplo: el fósforo radiactivo era imdiación, los isótopos pueden seguirse en el -organis- portante y se usaba en muchos de los primeros estumopor los diversosmétodosparadescubrirradios. Después,sedispuso degrannúmero,principalmente tritio (3H), diación.Unode ellos se basaen la capacidadde isótopo radiactivo del hidrógemodificar las películas fotográficasal igual quelo no.Con el tiempo,fueposibleincorporar 3H en
NUCLEO DE LAS CELULAS EN DIVISION
muchas clases diferentes de compuestosquímicos utilizados por las células. A s í pues, se pudieron utilizar para radioautografía no sólo isótopos radiactivos de diversos elementos, como los de calcio, fósforo,hierro y yodo(todos loscuales participan en variasactividadescelulares o tisulares),sinotambién muchos otros compuestos que participan en el metabolismo celular y que pueden marcarse con 3H. La radioautografía tuvo, y sigue teniendo, aplicaciónmuyampliaparaestudiar cuáles reacciones bioquímicasocurren en las diversas partes del organismo, como seexplicará en capítulosulteriores. Aquínosocuparemos de cómo uno delos componentes del DNA puede marcarse con 3H y utilizarse parademostrardóndeycuándosesintetizanuevo DNA en el ciclo celular. También explicaremos cómo este métodomarcacromosomasparaestudios radioautográficos de modoque pueda vigilarsela historiaulterior delos cromosomas marcados.
Algunos detalles acerca de la radioautografia Precursores y productos. Las substanciasquímicas marcadas con un isótopo radiactivo que se utilizan para investigar fenómenos biológicos se llaman precursores; suelen ser substancias, semejantes a las obtenidas de los alimentos, que actúan como ladrillos de construcción para los componentes tisulares y se integran en componentes complejos de células y tejidos de la misma manera que lo harían los ladrillos nomarcados. El componente tisularen el cual seincorpora el precursormarcado se llama producto, quedespués emite radiación. Los precursores suelen ser solubles y los productos casi nunca loson. En consecuencia,alfijar y cortar el tejido tomado de un animal que recibió un precursor marcado, cualquierprecursorque aúnestépresentees eliminadoporqueessoluble, en tantoque quedan los productosinsolubles. A s í pues,laradiactividad descubierta enun corte dependedela presencia del marcador en un producto anclado en s u sitio por la fijación.. Para descubrir los sitios de productos radiactivos en un corte, seaprovechaquesirvencomofuente CUBREOBJETOS REVELADOS PLATA GRANOS DE
GlCO
OBJETOS
Fig. 3-1. Esquema que ilustra cómo se prepara una radioauto-
grafía con la técnica de revestimiento.
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puntiforme de radiación;la emisiónde loselectrones que producen afectará pues, ala emulsión fotográfica colocada sobre el corte. Hay varios métodos para aplicar emulsión fotográfica a cortes O extensionesdecélulascompletas. El método de USO corriente en la actualidad fue ideado por Bélanger y Leblond enel laboratorio de Leblond en 1946, y SU advenimiento señaló el nacimiento dela radioautografía actual. El tejido deanimalesquehan recibido algún tipo de bloque de construcciónmarcado(precursor) se fija y corta. En realidad, el corte puede incluso teñirse, pero enel fijador o colorante no debe haber unasubstanciacapaz de inhibir larespuestadela emulsión, de la indole de sales demetalespesados En elcuartoobscuroloscortessonrevestidos con emulsión fotográfica y se-dejan secar. Permanecen en una caja hermética el tiempo adecuado durante el cual cadacantidaddiminutadeisótopo enel corteactúa como fuente puntiforme de radiación, y produce ionizacióndelos átomos de plata en cada cristal del bromuro de plata enla emulsióngolpeado por los rayos emitidos.Lapreparación despuésse revela y fija como un negativo fotográfico corriente y se coloca un cubreobjetos (fig. 3-1). Los cristales de bromuro de plataque han sido afectados se presentan en forma (de pequeñospuntosobscuros,que suelen llamarse granos (fig. 3-1). Los sitios delos granos en la emulsión indican radiactividad en las estructurassubyacentes y, en realidad, al utilizar emisores beta con trayecto corto, cortes muy delgados y capas delgadasde emulsión, los granosobservados pueden relacionarsedirecta (o casi directamente) con el cornponentecelular o tisularparticularsubyacente.
Algunos factores relacionados con la detección del sitio exacto de los isótopos radiactivos en cortes Un marcadorradiactivo enun corte de tejidoes fuente puntiforme de radiación y emite rayos en todas direcciones. Si el marcador es un emisor muy rico en energía, como 32P, queemitepartículasbeta (electrones) poseedoras de granenergía,no es muy exactodetectar el sitio en laextensióncelular o el corte porque no sólo los electrones emitidos perpendicularmente al corte afectan a laemulsión directamentesobreelmarcador,sino que loselectrones emitidos por el punto en otros ánmgulos también lleganala emulsión aunque tengan que desplazarse mayor dis'tancia. En consecuencia, la emulsión será afectadaadistanciasimportantes a cadalado del emisor y, por ello, no puede localizarse con exacti-
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BIOLOGIA CELULAR
tud el sitio del marcador. Así, conviene utilizar emisores beta de baja energía, pues emiten electrones de trayecto corto,que en circunstancias óptimas sólo tienen longitud suficiente para llegar directamente a la emulsión directamente suprayacente al marcador y no tienenlongitudsuficienteparaalcanzarla emulsión si se extiendensiguiendovariosángulos desde el punto de emisión. Esto es un motivo importante por el cual el 3Hse utiliza tanto en radioautografía. Los electronesqueemitetienenenergía promedio baja (5.7 KeV), lo que les da un campo de desplazamiento en el aguadeaproximadamente 1 micrómetro; en consecuencia, parte de la emisión del 3Hen la porción más profunda de cualquier cosaexceptouncortemuydelgadonollegaráa la emulsión; por ello, conviene que la emulsión esté lo más cerca posible de los componentes tisulares del corte, y que los cortes tengan grosor tal que sólo los breves trayectos de las partículas emitidas que salen en ángulo recto por el corte lleguen a la emulsión. En circunstancias óptimas, los sitios emisores estarán debajo de los puntos observados en la emulsión revelada.
Bloques.de construcción marcados con los que se marcan varios compuestos químicos de los tejidos Proteínas. El precursormásutilizadoparamarcarproteínaneoformada es unaminoácido,por ejemplo, leucina, a la cual se ha incorporado 3H. La colágena contiene prolina, por lo cual este aminoácid0 marcado con 3H es magnífico precursor para emplearse como marcador de la colágena que se está sintetizando. Carbohidratos. La síntesis deglucógenopuede vigilarse valiéndosede glucosa marcadacon 3H. Si, después de la inyección de glucosa marcada, hay algoderadiactividaden las radioautografíasde control pero no la hay en los cortes tratados inicialmente con una enzima, la a-amilasa que desdobla el glucógeno, la radiactividad observada se atribuye a este polisacárido. La radiactividad que resta en los cortesdespuésdetratamientocona-amilasa suele dependerdeincorporacióndela glucosa marcada englucoproteínas,proteoglucanosyglucosaminoglucanos (que se describirán en capítulos ulteriores), pues la glucosa puede incorporarse en estos productos al igual que en glucógeno. Lípidos. La síntesis de lípidos puede investigarse porradioautografíadespuésdeinyectaracetato u otros precursores adecuados marcados. Sin embargo se debe evitar disolver los lípidos durante el manejo histológico.
Substanciasinorgánicas. El fosfato de calcio depositado en el cartílago o el hueso puede marcarse con isótopos radiactivos de calcio o fósforo (ver fig. 15-51). El hierro que entra en la formación de la hemoglobinade los eritrocitosendesarrollopuede marcarse con isótopo radiactivo de hierro (fig. 3-2), que se usa mucho para estudiar algunas enfermedades de la sangre. Las hormonasde la glándula tiroides poseen yodo como uno de sus componentes, de modo que es posible seguir su formación al administrar un isótoporadiactivodeyodo,como se explica en el capítulo 25.
ESTUDIO DE LA SINTESIS DE DNA VALIENDOSE DE MARCA RADlACTlVA Y RADIOAUTOGRAFIA Por qué se utiliza timidina marcada Las dos nuevas cadenas de DNA que se forman cuando se duplica una molécula de DNA (fig. 2-6) deben sintetizarse a partir de componentes más sencillos. Si uno de estos componentes se marcase con un isótoporadiactivo,podríaestudiarse la síntesis de nuevo DNA por un método radioautográfico. Al elegir un precursor de DNA para fines de marcado, la consideración más importante es descubrir y utilizar uno que no se incorpore a cualquier otro producto sintetizado por las células. La ventaja de utilizar un precursor específico es que todo el marcador observadoenlas células despuésde la incorporación del precursor estará en el DNA. Resulta que el Único producto en el cual hay timina es el DNA, por lo cual la timina quizá parezca precursor óptimocomomarcadorparaestudiar la síntesis de DNA. La timina pura no se incorpora a las moléculas neoformadas de DNA, pues sólo lo hace cuando se une a un azúcar. El azúcar no se une a la timina
Fig. 3-2. Radioautografía de un frotis decélulas de médula k e a obtenidas de un animal al que se administrb hierro radiactivo. Dado que el hierro es componente de la hemoglobina, puedenidentificarse las célulasquesintetizanhemoglobina (precursoras delos eritrocitos).
NUCLEO DE LAS CELULAS EN DlVlSlON
administrada a un animal; sólo puede hacerlo cuando la timinaestásiendosintetizada enlas células. Sin embargo, si se administra a un animal timina ya unida a azúcar (que se llama timidina) esta se incorporará en el nuevo DNA a medida que se sintetiza. Por ello, la timidina marcada con tritio se utiliza invariablementeparamarcar de maneraespecífica el DNA nuevo que se está sintetizando. Como lasdos cadenas o cordonesoriginales de una molécula de DNA actúan como plantilla sobre lacualse sintetiza un nuevocordón(figs. 2-5 y 2-6), las dosmoléculas decadena doble del DNA resultante de la síntesis de ese ácido tendrán una cadena antigua y una nueva, como se muestra en la figura2-6. Si hay disponible timidina marcada durante el periodode síntesisde DNA, la timinaque aparece en cada unodelos cordonesnuevosestá marcada; ello se indica en la figura 3-3 por un asteriscoal lado dela T querepresentala timina que lleva el marcador.Claroestá que latiminaprevia enlas cadenasoriginalesnoestarámarcada. Debe recordarse que, cuando hay abundancia suficiente de timidinamarcada,cada nuevamolécula de las dos cadenas de DNA formada en su presencia incorporaráalgo del marcador. Sin embargo,el marcador se presentará Gnicamente en el nueuo cordón de cada molécula del DNA y no en la cadena que eraaparte de la moléculaprevia de DNA. En consecuencia, cuando una célula entra en el proceso de mitosis, despuésde duplicar el DNAcuando habíamarcadordisponible,todos los cromosomas
Fig. 3-3. Esquema enel cual se advierte que si se dispone de timidina marcada con tritio cuando estánsintetirándose las dos nuevas cadenas de DNA durante la fase S (esto es, el intervalo entre los tiempos correspondientes a las figs. 2-5 y 2-6), semarcará latimina sintetizada en cada unade las doscadenasde DNA. El marcador (tritio) se indica en esta figura y en la figura 3-7por un asterisco.
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de lasdoscélulashijasllevarán la marca, porque cada molécula del DNA del cual se formaron llevaba algo de marcador en una de sus dos cadenas (la cadena recién formadasintetizada en presencia del marcador). Aunque la timidina marcada se incorpora únicamente a los cordones neoformados de DNA,marca el DNA muy satisfactoriamente para estudios radioautográficos de la síntesis de esta substancia. Por ejemplo, es posible advertir el marcado en cromosomas decélulasque durante la fase S captaron la timidina marcada y que después entraron en mitosis. Enla figura3-4 se muestrala forma en la cual aparecen granos de plata sobre los cromosomase inmediatamente allado delosmismos en unaradioautografía de una célulamitósica extendida, en la cual la síntesis de DNA ocurrió durante la fase S precedente en presencia de timidina marcada. Más a menudo la marca se advierte sobre célulasen interfase. Siel lapsoentre la administración de timidina marcada y la obtención de las célulases breve, el marcador se adviertesobrecélulas que aún no han entrado en mitosis y se hallan por ello enla fase G, (figs.3-5 y 3-6).Sinembargo, cuando lascélulas setoman algúntiempodespués de administrar timidina marcada, las marcadasya pueden haber pasado por la mitosis y entrado en la fase GI. La figura 3-5 es unaradioautografía con MF que muestra dos células en interfase de la médula ósea obtenidas poco después de inyectar timidina marcadaa un animal. En este caso, losgranos de plata indican incorporación detimidina marcada
Cadena delamol6cula original
+A - T
Nuevas cadenas formadas en presenciade timidinamarcada I b ' \
A-+-T'
Cadena I1 dela mol6cula original - .
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BIOLOGIA CELULAR
Fig. 3-4. Radioautografía con MF deuna preparaciónpor extensión de una célula de un cultivo en el cual se añadió timidina marcada con tritio. La timidina marcada fue captada al duplicarse el DNA y transcurriótiemposuficientepara que lacélula entrara en mitosis (metafase). Los granos obscuros sobre los cromosomas se debena los trayectoscortos de laspartículasbeta (deltritio) que causanionización de laemulsiónfotográfica suprayacente. (Stanners C. P. y Till J. E.: Acta Biochim. Biophys., 37:406, 1960.)
dentro del DNA de una delas células, que se hallaba en fase S al hacer el marcado.Aunquealgunos granos están fuera de los límites del núcleo (a consecuencia de la longitud del trayecto de partículas beta), la marca se circunscribe netamente a unadelas células y no se observa en la segunda. El sitio dela marca con tritio puede estimarse con mayor exactitud en las células valiéndose de radioautografía con ME. En el ME, los granos de plata tienen el aspecto de área electrónicamente densas y característicamenteenmarañados. Enla figura 3-6 puede advertirse queestán principalmentesobre la cromatina periférica en la superficieinterna de la cubierta nuclear (sitio ocupado enla interfase por gran parte del DNA nuclear), lo cual indica una vez más que la timidina marcadaseincorporó al DNA de este núcleo en interfasedurante lafase S, cuando la célula estuvo expuesta a la timidina marcada.
Diversas formas en que el marcado del núcleo con timidina radiactiva ha ampliado nuestros conocimientos Cálculo de la actividad mitósica. Antes de disponer detimidina marcada, la magnituddeladivisión
celular que ocurría en tejidos durante el crecimiento, la reparación o la conservaciónsolíacalcularse tomandocortes en distintasetapas despuésde inyectar colquicina (como se describeen el cap. 2 ) y al contar elnúmerodeimágenes mitósicas. Como señalamos, a veceses difícil identificar lasimágenes mitósicas, particularmente cuando se cortan en planos diferentesdel ejemayor delascélulasen división. En estudios experimentales, es mucho más exacto estimarla magnitud aqueestáocurriendodivisión celularen un tejidodado despuésde inyectar a un animal timidina marcada. Se deja tiempo adecuado para que el precursor se incorpore en el DNA en duplicación, despuésde lo cual el tejido que vaa examinarseseextirpa y fijay se preparanradioautografías. Como en los casos típicos una célula tarda de 7 a 8 horas en duplicar el DNA, puedededucirse que, en la radioautografía hecha de un tejido tomado inmediatamente despuésde estar sometido a timidina
Fig. 3-5. Radioautografía con MF de dos células obtenidas de la médula ósea de un cobayo dos horas después de haberle inyectad0 timidina tratada. Adviértame los granos negros suprayac e n t s a la célula más obscura. A causa dela longitud del trayecto delas partículasbetaemanadas del tritio,algunosgranos estánfuera de los límites del núcleoredondeado en interfase,que tiene situación algo excéntrica. La célula teñida de pálido arriba a la derecha (neutrófilo)no es marcadapor el isótopo.(Cortesía de D. Osmond y S. Miller.)
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marcada durante una hora, estarían marcadas tres categorías generales de células: 1. Células que estuvieron ese tiempo en la etapa de duplicación de DNA. 2. Células queentraronen la etapadeduplicación de DNA durante la hora y por ello quedaron expuestas a la timidina marcada sólo durante la ú!tima parte de la misma. 3. Célulasque se hallaban en las últimas etapas de duplicación de DNA y que la terminaron durante la hora, de modo que captaron timidina únicamente en la primera parte de la hora. En esta clase de experimentos el periodo durante el cual las células están sometidas a la timidina marcada, debe ser breve (generalmente una hora) con el fin de tener tiempo suficiente para que cualquier célula marcada haya pasado por la mitosis, pues si algunas células marcadas han tenido tiempo de dividirse, podrían contarse dos células marcadas en interfase en lugar de una. Si el tiempo es breve, cada célula marcadaen la radioautografía significa una célula que está destinada a experimentar mitosis al cabo de pocas horas. Ello brinda la misma clase de datos que se obtienen al contar imágenes mitósicas, porque indica la magnitud en la cual está ocurriendo división celular en un tejido; sin embargo, cuantitativamente,losnúmerosnoserían iguales. Para
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explicar lo anterior, es menester valerse de dos SUposiciones. En primer lugar, que sería posible contar cada imagen mitósica en un corte de tejido de un animal de laboratorio y, en segundo lugar, que este animal recibió timidinamarcadaunahorainmediatamente antes de obtener el tejido. En una radioautografía preparada del mismo tejido, la timidina marcada,comoyaseñalamos,seadvertiríaúnicamente en las células que resultaron hallarse en alguna parte de la fase S durante el periodo de exposición de una hora. La mitosis puede tardar incluso una y media horas en llegar a su fin; por eso el número contado de imágenes mitósicas en un corte corriente debiera indicar todas las células que aún se hallaban en mitosis al final del periodo de 1.5 horas. Habría másimágenesmitósicasen el cortecomúnque núcleos marcados en la radioautografía correspondiente, porque las células que acababan de comenzarlamitosisantesdelaexposiciónduranteuna hora a la timidina aún no la habrían terminado antes de tomar el corte. Por tanto, se contarían igual que las células que entraron en mitosis durante el periodo de una hora cuando se disponía de timidina. A propósito, algunas de las células marcadas en la radioautografía también se apreciarían como imágenes mitósicas; serían aquellas que estaban cerca del final de la fase S al comenzar la hora de exposición '
,
Fig. 3-6. Radioautografía con
ME ( X 9 500) de unacélulaepite-
lialen
interfase en unacripta del de un ratón poco después de inyectar timidina marcadacontritio.Adviértase el aspectocaracterístico con ME de los granos de plata (marañas negras enlos bordes superiores, ala derecha ymargen inferior del núcleo). La mayor parteestánsobre el núcleo o muy cerca del mismo; predominan en la cromatina periféricaunidaala de la cubierta superficie interna nuclear. (Cheng H. yLeblond C. P.: Am. J. Anat., 141:537,1974.)
1 intestino delgado,tomada
'
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~
,
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a la timidina, por locual habrían tenidotiempo suficiente despuésde adquirir el marcadorparacomenzar la mitosis antes de terminar la hora y, como consecuencia, se hallarían aún en mitosis al obtener el tejidoparaestudiarlo. Establecer las clases de células que producen nuevas células para crecimiento, reparación y sostén de poblacionescelulares;rastrearlinajes celulares por radioautografía. No estan fácil cornopudiera pensarse precisar, en tejidos dondehay unamezcla detiposcelulares,quéclaseparticular de célula es la quese divide como respuesta a lanecesidadde máscélulas.Cabríasuponer que el tipo decélulas que responde podría precisarse al examinar las células en mitosis. Sin embargo, una vez que la célula se halla en praceso de mitosis pueden desaparecer muchas de las características comunes por virtud de las cuales se reconoce en la interfase que pertenece a un tipoparticular, y en consecuencia,lasdistintas clases de células, en la mitosis, pueden guardar bastante semejanza. Como se explicó en la página 47, las células especializadasfuncionales dela categoría 2 noexperimentandivisión,demodoqueal desgastarse o ser dañadasson substituidas por células formadasa partir deun depósito de célulasnoespecializadas del mismotipofamiliar. Lasquese multiplicany sirven de precursores a las más especializadas, pueden identificarse (y seguirse su origenhastalas células especializadas queno se dividen) al administrar timidina marcada a varios animales simultáneamente. Si se preparan y examinan suficientes radioautografías de estos animales a intervalos regulares, se advertirá porejemplo,queochohoras después de administrar timidina, el marcador no aparece en ninguna célula especializada sino sólo en las no especializadas,queobviamente deben haber sido marcadas en la fase S de un ciclo celular y, en consecuencia, pueden dividirse. Sin embargo, las radioautografías tomadas en etapaulteriormostrarán el marcador enel núcleo de célulasespecializadas, y con el tiempo laúnicamarcaobservadaestaráen estaúltimaclase de célula. En consecuencia, se deduceque las células no especializadasdela familia sonlasúnicascapaces dedividirse.El marcador aparece sólo enlas célulasespecializadas en etapa ulterior, cuando no hay timidina marcada en la circulación para que la capten así pues la única forma de explicar el marcador enellases quelas antes marcadas se convirtieron en célulasespecializadas.. Las células de la categoría 1 (pág. 47), no captarán marcador alguno después de haberse desarrollado porcompleto. En las de la categoría 3, si está ocurriendo mitosis en cualquiera de ellas, el marca-
dor se presentaria en algunas de las células especializadas poco despuésde administrar timidina marcada contritio. Sin embargo, el método muy útil de utilizar timidina con tritio para seguirlíneas celulares, tiene la desventaja de que a la larga se diluye la marca.
Por qué, después de un solo marcado, éste se diluye cuando las células siguen dividiéndose Paratener unaideageneralde cómo seproduce el DNA, es interesante reflexionar que por lo menos una cadena dealgunas moléculas de DNA que posee cada individuo alnacer,probablemente aún se presente y funcione por lo menos en algunas células (particularmente las nerviosas) durante edad la adulta. Aunque en términos generales es muy útil, el método de rastrear o vigilarlos linajes celulares al marcar células con timidina tiene una limitación: si lascélulas marcadas siguen proliferando cuando no hay marcador adicional, la magnitud de la marca en las célulasde generaciones sucesivas sigue disminuyendo hasta que ya no es perceptible. Explicaremos por qué ocurre lo anterior. Cuando comienza la profase de la primera mitosis despuésdel marcado, todaslas moléculas de DNA que se han duplicado en la fase S de un ciclo celular en presencia del marcador lo llevarán en una de las dos cadenas (fig. 3-3). En consecuencia,cuando los doscromosomas S (cromátides) se separan enla anafase, cada uno tiene una molécula de DNA marcada en unodelos doscordones(unamoléculade DNA marcada enla fig. 3-3 pasaráa un crornosoma S y la otra moléculamarcada al otro cromosoma). En consecuencia, todos los cromosomas de las dos células hijas que se formen llevarán el marcador en una cadena de las moléculas de cordón doble de DNA. Sin embargo, si estas células hijas pasan por otro ciclo celular, para esta etapa si no hay marcadoradicional,estamarcasediluye.Cuando el DNA de los cromosomas S de células hijas se duplica en lafase S, peroesta vezsin marcadoradicional, los dos cordones de cada molécula de DNA que está marcada en uno de ellos se separa, y cada uno actúa como plantilla para la formación deuna nueva banda (fig. 3-7).El cordón que estaba marcado adquiere a su lado un cordón no marcado (abajo, izquierda en la fig. 3-7), de modo que esta molécula de DNA aún tiene marcador. Pero, dado que el cordón no marcado también adquiere a su lado una cadenanomarcada(fig. 3-7, abajo, derecha) esta molécula de DNAno tendrá marcador. En conse-
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Porci6ndelamolécula de DNA quesemuestraenel lado derecho de la figura 3-3 A”@-T C<@G
A”&T A+>T
ciclo
del
**’Esta nueva molbcula posee la cadena antigua marcada
\
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.
Esta nueva rnolbcula.*$ no posee cadena marcada
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cuencia,cuandocomienza la siguienteprofasela molécula de DNA de sólo uno del par de cromosomas S de los cromosomas d estará marcada; el otro cromosoma S decadacromosomadnotendrá marcador. Cuando se llega a la metafase sólo uno de los doscromosomas S decadacromosomad (uno marcado y el otro sin marca) se alinean en el plano ecuatorial, uno orientado hacia un polo de la célula y el segundo hacia el opuesto, dependerá del azar en quésentidoseorientarán los cromosomas S marcados y no marcados. En promedio, 50 por 100 se orientarán en un sentido e irán hacia un polo de la célula,y el resto se orientarán hacia el otro lado y pasarán al otro polo. De ahí que sólo la mitad de los cromosomas de las células hijas de la segunda generación posean marcador, lo cual hace que se manifieste menos marcador en los núcleos en interfase de las células hijas que en las de la primera generación de células hijas. Entonces, si una de estas células hijas pasa por otro ciclo sin que haya marcador adicional, hay mayor probabilidad de que la siguiente generación de células sólo lleven marcador enel 25 por 100 de los cromosomas S en interfase. A s í pues, si continúa la divisibn celular sin marcador, al final muy pocas de las células hijas que se originan de la división continua tendrán si quieren un cromosoma marcado. Por eso las células marcadaspuedenrastrearseduranteunaspocasdivisiones. Si no siguen dividiéndose sino que se especializan paradesempeñaralgunafunción,llevarán aún la marca y ésta será demostrable por radioautografía hasta que la radiactividad desaparezca espontáneamente. Cálculo del tiempo que necesitan las células en cultivo para pasar por las etapas sucesivas de ciclo celular
C“&G
A-jT A”T A-iijT G”iJ-C Esta molbcula pasa a un cromosoma S que llevara la marca
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Esta molbcula pasa al otro cromosoma S , que no estara marcado
Fig. 3-7. Esquemaqueexplica cbmo el tritiodelatimidina marcada, unavezquese incorpora en lasmoléculasde DNA, se lo diluyeprogresivamente cada vezquesedividelacklulaque contiene. Cuando unamoléculade DNA quelleva el marcador (indicado por el asterisco) en una de las cadenas (arriba) pasa por lafase S de un ciclo celular, si no hay marcado ulterior, forma unanuevamolécula (abajo. izquiprda), aún marcada y otra (abajo, derecha) que no lleva marcador. El temaseamplíaenel texto.
A menos que se tomenmedidas especiales para Sincronizar los ciclos de células que se desarrollan en cultivo, estas células, aunque sean de lamisma clase, se hallarán en distintas etapas delciclo celular en u n momento dado. Sin embargo, como veremos, e s posible, precisar la duración de estas etapas al marcar con timidina 3H y preparar radioautografías. Pero, una etapa, la mitosis, puede cronometrarse sin utilizartirnidina marcada. Ello se hace al mantener células representativas delcultivobajo observación con u n microscopio de contraste de fase, que permite observar la mitosis y Cronometrarla directamente. La cinemicrografía en cámara lenta a veces se emplea para este fin, pues pormediodel brinda u n registro enpelículacontinua cualpueden cronometrarsemuchas mitosis.Como se indica en la figura 2-8, B, la mitosis (M) dura característicamente una hora, pero en algunos tipos de cklulas necesita incluso una y media horas.
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Uso de timidina marcada para estimar la duración de otras etapas del ciclo celular
tósicosaumentaráhastaqueprácticamentetodaslas célulasmitósicas estén marcadas. Pero,alcompletar consecutivamentelamitosis.lascélulaspasan a ser Cálculo de la duración de G,. Se aplica la técnica célulasmarcadas en interfase. Después,las prlmeras células marcadas que terminan la mitosis son, claro esde marcadopor pulsos queentrañaañadirtimidina marcada a cultivos de células y después, tras un breve iá, las primeras marcadas que entraron en la mitosis. lapso, cambiar el .medio para impedir captación ulterior Demaneraanáloga,lasúltimascélulasconcromosode la timidina marcada. Con este método, se marcan úni- mas mitósicos marcados que salieron de la mitosis son en la mitocamente las células que se hallan en la fase S del ciclo lasúltimascélulasmarcadasqueentraron celular durante la breve exposición al marcador. La pro- sis. Considerando que el tiempo necesario para la mitosis es constante, si pudiéramos estimar el tiempo transporción de células en fase S en estemomentoserá, claroestá, pequeña,demodoquetambiénserá pe- currido desde (1) el momento en que las células mitósilugar terminaron la mitosis y queñoelnúmero de células que capten el marcador. cas marcadas en primer Además, las células que se marcan serán de interfase, (2) el momento en que las células marcadas en último la duración y van desde aquellas que apenas comienzan la fase S lugarterminaronlamitosis,conoceríamos de la fase S, al igual que lo sabríamos si hubiese sido hasta las que casi la han terminado durante el periodo de exposición. Si se tomaran muestras de las células in- posible precisar el intervaloentre el momento en que entraron en mitosislascélulasmarcadas primero y al mediatamente después de eliminar la timidina marcada, el marcador se presentaría únicamente en los núcleos último, Io cual es imposible. Sin embargo, podemos preen interfase y éstos corresponderían a células que se cisar la duración de la fase S muy fácilmente al estimar (1) elmomento en el cual el 50 por hallaban en la etapa S al efectuar el marcado; las célu- elintervaloentre las mitósicas en la muestra no presentarían marcador. 100 de las células mitósicas en el cultivo se marcan y (2) el momento en el cual 50 por 100 de las celulas mlSI intervalos a regulares siguieran tomándose tósicas se observan marcadas por última vez. Ello apormuestras del cultivoy se preparanradioautografías de cada muestra sucesiva,llegaríaunmomento en el ta la mismainformación queseobtendríaalutilizar cualel marcador empezaría a aparecer en cromoso- cualquierade los procedimientos antesmencionados mas d mitósicos.Comoseñalamos,el marcador sería (de haber sido practicables), pero como lo hace al vacaptado por todas las células que se hallan en fase S lerse de promedios,brinda un valor promedio parael S. duranteel marcadoeincluirán aquellasque han co- tiempo que necesita la fase Cómo precisar el tiempo de generación (duración menzado la fase S y algunas que la acaban de terminar Si siguieran tomándose de/ ciclo celular). al efectuar el marcado. Es obvio que estas últimas célu- total de nuevoimágenesmitósicas las serían las primeras marcadas en experimentar mito- muestras,aparecerían sis y, en consecuencia, en revelar el marcador en sus marcadasdespués de disminuir acero. Estas células cromosomas mitósicos. Así pues,elintervaloentre (1) mitósicas representanlascélulashijasdeotrasque el momento en el cual se eliminólatimidina marcada captaron el marcador en laetapa de marcado porque del cultivo y (2) el momento en el cual aparecieron cro- se hallaban en fase S. Las células madre pasaron por mosomas mitósicos marcados correspondería a la du- G2,,se dividieron y pasaron por otra interfase y otra mitosls. Las células han terminado así un ciclo completo y ración de la etapa G , del ciclo celular. parte de otro. El tiempo que tarda un ciclo celular enteCómo calcular la duración de la fase S. Como las ro se llama tiempo de generación. Corresponde al intercélulas que acaban de entrar en la fase S al disponer valo entre dos espigasconsecutivas demarcadoy del marcador serían las primeras en experimentar mito- suele medirse entre los tiempos en curvas ascendentes sis, que las que comenzaban la fase S inmediatamente consecutivas en las cuales 50 por 100 de las imágenes antes de eliminar el marcador serían las últimas en pre- mitósicasmuestranelmarcador. sentar cromosomasmitósicos marcados. En conseCómoprecisarladuraciónde G,. Cuando se ha cuencia, si pudiera precisarse el intervalo entre el moestimado la duración de los otros tres periodos (según mento en el cual entraron en mitosis las primeras y las ya explicamos) y del tiempo de generación, se calcula últimas células marcadas, conoceríamos la duración de fácilmente la duración de G,; para obtenerla, el tiempo la fase S. Sin embargo, aunque es fácil precisar el mo- total ocupado por G2, S y M se resta del tiempo de gemento en el cual aparecen porvez primera cromosoneración. La duracion de G, es razonablementeconsmas mitósicos marcados,no es posiblesaber cuándo tante para una línea dada de células, pero varía mucho las células marcadas al final, entran en mitosis (la posi- de una línea celular a otra; muestra mucho mayor vabilidad de reconocer lo anterior es anulada por el número riación que las otras tres etapas del ciclo. En el organismuy grande de células mitósicas marcadas en las último, las células de la calegoría Ires pueden permanecer mas muestras). En consecuencia, es necesario precisar durante largo liempo en fase G, alargada o prolongada, la duración de la fase S de otra manera, que explicare- en lanio que las células de la calegoría 2 pueden salir mos. del clclo celular en GI para converlirse en células funSi se examinan radioautografías de muestras conse- clonales especlallzadas. Se apreciará que el método de timidina marcada pacutivastomadasaintervalosregulares,laproporción delciclocelular de las que muestran marcador en sus cromosomas mi- ra estimarla duración delasfases
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entraña tomar muestras de poblaciones completas de células y, en consecuencia,brinda valores promedio para las células de la población. Puede habervariaciones importantes de célula a célula dentro de una población dada, en lo que se refiera a la longitud de las partes individuales y a la duración global del ciclo celular.
ESTRUCTURA FINA DE LOS CROMOSOMAS EN METAFASE
El estudio de cortes de cromosomas mitósicos con ME habrindadomenosdatosparadilucidar su estructurainternaque los queesperaban los optimistas. En realidad, si entendemos que las moléculas larguísimasdeDNA(juntocon el RNA relacionado y el revestimiento proteínico) deben de alguna manera estar arrugadas, plegadas o enrolladas para ocupar el espacio destinado a un cromosoma d en metafase, no nos sorprenderá que un corte hecho atravésdeuncromosomanoindique el método por el cual se condensó. Pudiera suponerse que si la condensación se debiera a enrollamiento en espiral, ello se manifestaría en los cortes por alguna clase de disposición coherente en lo que se observa. Sin embargo, los cromosomas en metafase en cortes como los observados en las figuras 2-16 y 2-17 no revelan disposición alguna que, sea compatible con un corte que pase a través de las espirales.Pero,presentan un aspecto que sería compatible con el que se vería en una rebanada hecha por un filamento largo que se ha arrugado en forma compacta para formar una masa. Como veremos, estas arrugas no son al azar; deben ser básicamente ordenadas, pero con alguna disposición fácil de reconocer o conocida. Un corte que pase por un cromosoma (como en las figs. 2-16 y2-17) aparecesencillamentecomounamasade substancia fibrogranulosa de contorno irregular. El aspecto granuloso pudiera explicarse por p e el material obscuro es el ácido nucleic0 de los filamentos cromosómicos substancia lay más pálida la proteína relacionada con los mismos. Por fortuna, hay otro método para estudiar cromosomas en metafase con el ME, fue ideado por DuPraw, quien valiéndose de técnicas especiales pudo aislar y montar cromosomas enteros en metafase enretículasyprepararlosparaexamenconME. Una de sus notables micrografías de un cromosoma humano entero en metafase se muestra en la figura 3-8. Sus observaciones indicaron que cada cromosomas S (cromátide) de un cromosoma d en metafase consiste en un solo filamento largo (que el autor llamó fibra) con 20 a 50 nm de diámetro, compacta-
I
Fig. 3-8. Micrografíaelectrónica ( X 60 400) deunapreparación de cromosoma humano núm. 12 completo. Cada cromosoma S del cromosoma d parece consistir de una sola fibra larga(20 a 50 nm dediámetro)intimamenteplegadasobre sí misma; ello explica las asas que pueden advertirse alrededor de la periferia de los dos cromosomas s. (DuPraw E. J.: DNA and Chromosomes. New York, Holt, Rinehart & Winston, 1970.)
menteplegadocomosemuestraen la micrografía para explicar que esté condensado en la mitosis. Estees el llamado modelo de fibra plegada d e la estructura cromosómica. DuPraw señala, fundándose en muchos experimentos minuciosos, que la molécula continua de DNA situada dentro de esta fibra continua es mucho más larga que la fibra misma y, en consecuencia, para adaptarse a la fibra debe estarcompactamenteenrolladaentoda su longitud. Dado que las dos cadenas de la molécula de DNA también presentan forma helicoidal, hay dos órdenes de enrollamiento dentro de la fibra de cromatina, que a su vez está plegada sobre sí misma (fig. 3-8).Quien desee detalles adicionales puede consultar el trabajo de DuPraw.
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Fig. 3-9. Microfotografía de cromosomas d en metafasede un varónnormal. La preparaciónse hizo conleucocitoscultivados como describe se en el texto. (Cortesíade C . E. Ford.)
Fundándose en las microfotografías de los cromosomas, puede formarse un mapallamado cariotipo (gr. kuryon typos, característicapredominante) de los cromosomas del sujeto, y s u examen por expertos rápidamente descubresi hay alguna anomalía del número o la forma de los cromosomas. Distintas Los conocimientosactuales en este campo tienen clases de anomalías suelen guardar relación con tigran importancia, pues forman parte importante de pos específicos de anormalidades en losindividuos la biología celular, la genética y la medicina clínica. afectados. Las anomalíascromosómicasdescubiertaspor el estudio de algunas células y consideradas caracterísAlgunos antecedentes ticas de todaslas células del organismodebenhade las células germinativas En la actualidad se acepta que todas las células berseoriginadoanivel corporales(conpocasexcepciones que describire- de las cuales se desarrolló el cuerpo. En consecuenmos más adelante) deun sujeto normal contienen el cia, los cromosomas delóvu10 fecundado que dio mismonúmero de cromosomas, 46. En consecuen- origen al cuerpo deben haber poseído el defecto macia, la composición cromosómica del organismo nifestado en todas las células corporales. Sin embarpuede estimarse al examinar los cromosomas en me- go, en individuosconcariotiponormal,avecesse tafase de células aisladasadecuadas. Los métodos originan anomalías a nivel de las células corporales. Pero, para demostrarlas, es menester obtener muesque explicaremos hacen relativamente fácil obtener células de la sangre deun individuo y someterlas a tras de células paraestudio de un clono particular cultivoparahacer que entren en mitosis y suspen- obtenido de la célula corporal en la cual ocurrió el derlaen la etapa de metafase;entonces, pueden defecto y a partir de la cual se propagó, como despracticarsepreparacionesporaplastamiento de los pués veremos. En primerlugar,describiremosla cromosomas en metafase obtenidos de estas células. técnica general empleada para preparar un cariotipo
¿COMO PUEDEN IDENTIFICARSE INDIVIDUALMENTE LOSPARESDE CROMOSOMAS DEL SER HUMANO CON MF Y COMO SE DESCUBREN ANOMALIAS EN EL NUMERO O LA FORMA?
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que permite diagnosticar defectos cromosómicos desarrolladosa nivel de célulagerminativa.
Detalles acerca de la preparación de un cariotipo La primer etapa es obtener un pequeño volumen de sangre del sujeto problema y separar los leucocitos (que se describen enel cap. ll), los cuales se colocan en un medio de cultivoal cual se ha añadido una sustancia vegetal llamada fitohemaglutinina; tiene el efecto de estimular la mitosis en una clase de leucocitos(linfocitos). Después de dos o tres días,seañadecolquicina al cultivo, la cual,como se describió enel capítulo anterior, hace que la mitosis se detenga en la etapa de metafase C. Las células se colocanentonces en un medio muy diluido, que hace que se hinchen y los cromosomas se separan entre sí, después de lo cual se fijan y aplanan y extienden sobre un portaobjetos contécnicasadecuadas. La preparación puede teñirse en este momento para que todos los cromosomas en metafase de células aisladas puedan examinarse con MF y fotografiarse(fig. 3-9). Después de contar los cromosomas deuna célula dada, la microfotografía puede cortarsepara que cadafragmentocorrespondaa un cromosoma; entonces, los cromosomas se ordenan, lo cual forma un cariotipo, Pero, en primerlugar, los cromosomas tienen que disponerse en pares, por motivos que explicaremos. Cromosomas sexuales. El óvulofecundado del cual se desarrolla el cuerpohumanoposee 46 cromosomas; en consecuencia, el cuerpo de las células somhticas (gr. soma, cuerpo) que se desarrollaa partir del mismo tiene 46cromosomascada una. Los cromosomas del huevofecundado,provienen de lascélulasgerminativas,lamitad (23) del óvulo y los 23 restantes del espermatozoide que lo fecundó.Explicaremos por qué las célulasgerminativas tienen sólo la mitad del número de cromosomas de las células somáticas. De los 23 cromosomas de una célulagerminativa, uno es cromosoma sexual; los 22 restantes se llaman autosomas (gr. autos, propio, uno mismo). El nombre del cromosoma sexual delas células germinativas femeninas es X. Las células germinativasmasculinas(espermatozoides) poseen 22 autosomas y un cromosomasexual,peroeste Gltimo puede ser X (cromosoma del sexo femenino) o Y (cromosoma del sexo masculino). La morfología de las dos clases de cromosomas sexuales se describirá más adelante. La masculinidad depende de lapresencia deun cromosoma Y. En consecuencia, un óvulo (que siempre posee un cromosoma X), al ser
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fecundado por un espermatozoide que lleva un cromosoma X producirá combinación XX y se convertirá en mujer, en la cual cada célula somática posee 44 autosomas y dos cromosomas X. Si, sin embargo, el espermatozoide que fecundaalóvulo posee cromosoma Y, el huevo tendrá 44 autosomas y una combinaci6n XY y, por tener cromosoma Y, se convertirá en varóncuyascélulassomáticasposeerán 44autosomas y la combinación XY. Por qué los cromosomas se disponen en pares; homólogos. Una extensióncromosómicapreparada de una ccilula corporal de una mujer normal muestra dos cromosomas X, uno de origen materno y el segundo de origen paterno. Aunque el contenido genético de los dos de ninguna manera es idéntico, los cromosomas en metafase tienen aspecto idéntico. Porello, se dice que son homólogos (gr. homos igual; logos, razón orden) entre sí. En segundo lugar,si bien cadauno de los 22autosomas de origen materno o paterno tiene por lo menos morfología algo diferente de los otros 21, cada uno de los 22 autosomas de origenmaterno posee su equivalente (hom6logo) entrelos 22 autosomas de origen paterno, de modo que entre los autosomas hay 22 pares, en los cualescadamiembro tiene el mismo aspecto que el homólogo.Sinembargo, si bienlos homólogospresentan la misma morfología, el contenidogenéticono es idéntico. En consecuencia,al hacer un cariotipo de cromosomas en metafase de las célulascorporales de una mujer normal, habrá 22 pares de autosomas y un par de cromosomas X que deben colocarse en el orden adecuado. En los varones sólo hay 22 pares, porque los cromosomas X y Y no son idénticos entre sí. Nomenclatura con que clasifican los cromosomas paraformar el cariotipo. La primera dificultad en la nomenclatura de los cromosomas es el uso de la palabra brazo, que fue acuñadaantes de disponer de métodosquerevelan que los dos cromosomas S de un cromosomad en metafaseestánseparados uno del otro en toda su longitud(excepto en los centrómetros). Si se hubiese dispuesto de estos procedimientos, pudiera haber parecido más lógico describir los cromosomas d enmetafase, como los que se muestran en la figura 3-10, como poseedores de dos brazos y dos piernas, con los dos brazos del cromosomaextendiéndosehaciaarribaapartir del centrómero y las dospiernashacia abajo. Sin embargo, probablemente porque sólo se advertían dos estructuras que se extendían desdeel centrómero, una en cadadirección, se llamaron brazos de los cromosomas.Asípues,lapalabra brazo denota lo que hoy sabemos es una estructuradoble, y ello puede causar confusión. Alformar el cariotipo, el
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BlOLOGlA CELULAR
CENTROMERO
CONSTRICCION SECUNDARIA
META- SUBMETA- ACROCENTRIC0 CENTRIC0 CENTRIC0
Fig. 3-10. Esquemadelas tres clases de cromosomas d humanos. (Modificado de Thompson J. S. y Thompson M.W. Genetics in Medicine. 2a.ed. Philadelphia, W . B. Saunders, 1973.)
brazomáscorto(estructuradoble) se disponede modo que señala hacia arriba y el otro, el más largo (ytambiéndoble)haciaabajo. Los brazossuperioreseinferiores,claroestá, se continúanen el centrómero al cual están unidos. En segundo lugar, se dice que un cromosoma d cuyo centrómero (la porción que no se tiñeyque une dos cromosomas S representada como un círculo en cada cromosoma de la fig. 3-10) está situado aproximadamente a mitad de la distancia entre los dos extremos, se llama metacéntrico, y los dos brazos tienen, como consecuencia, longitud aproximadamente igual (fig. 3-10, izquierda). Un cromosoma dcuyocentrómeroestá máscercade unode los extremos se llama submetacéntrico; tendrá, claro está,unbrazocortoyunbrazolargo(fig. 3-10, centro). Un cromosomadcuyocentrómeroestá muy cerca de un extremo se llama acrocéntrico (gr. akros, extremidad); tiene un brazo muy corto y uno muy largo (fig. 3-10, derecha). No hay cromosomas humanosqueposeancentrómerosexactamenteen los extremos. Los satélites sonporcionesteñidaspequeñasde cromosomas S unidas por una región angosta no teñida a los extremos de los brazos cortos de algunos cromosomasacrocéntricos (fig. 3-10, derecha). Se descubren satélites en los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22 (pero no en el cromosoma Y). Las porciones no teñidas de los cromosomas S que separan a la porción del satélite del resto del cromosoma se llaman constricciones secundarias (fig. 3-10, derecha). Guardan semejanzaconcentrómerospequeñosal observarloscon el MF ypermitena los expertos identificar los cromosomas con satélites. La importancia funcional de las constricciones secundarias se explicará al hablar de cómo participan los cromosomas con satélites en la síntesis de proteína (cap. 4). Las microfotografías cortadas de los 46 cromosomas de una extensión por aplastamiento, como se observan en la figura 3-9, se disponen en pares y 6s-
tos se colocanenordendecrecienterespecto a la longitud total con los centrómeros colocados en la misma línea horizontal (fig. 3-11). Cuando la longitud de los brazos es desigual, cada cromosoma d se orientacon el brazocorto hacia arribay el largo hacia abajo (como en la fig. 3-10). Cada par de cromosomas dispuestos principalmente en orden decreciente delongitud se numeransucesivamente del 1 al 22 (fig. 3-11). Otroscriterios,comolosantes descritos,permitendisponerlos 22 paresensiete grupos; son 1 a 3 o grupo A, 4 y 5 o grupo B, 6 a 12 o grupo C, 13 a 15 o grupo D,16 a 18 o grupo E, 19 y 20 o grupo F y 21 a 22 o grupo G. El grupo A, por ejemplo, consiste en los pares de cromosomas 1 a 3, que son los metacéntricos más largos, y el grupo G incluye los pares 21 y 22, que son los acrocéntricos más cortos. En varones, el grupo G tambiénincluye el cromosoma Y (fig. 3-11), que es acrocéntrico al igual que los demás, pero suele ser el más grande del grupo, y los brazos largos suelen ser paralelos entre sí en lugar de divergentes como en los demás miembros del grupo G. El cromosoma X es muy semejante a algunos miembros del grupo 6 a 12 (C) (fig. 3-11).
Cómo puede identificarse cada par de cromosomas Conlosmétodoshastaaquídescritoseraimposible identificar cada par de cromosomas dentro de un grupo; ello se ha logrado por virtud de métodos más recientes de coloración, que brindan un patrón de bandas en los cromosomas que no se advertían antes. Por fortuna, estos patrones han resultado ser peculiares paracadapardecromosomas,locual permiteidentificarlos.Inclusoenestascircunstancias, los procedimientos de estimación de bandas no permitendiferenciaciónmicroscópicaentre los dos miembros de un par cromosómico, pues las bandas tienen aspecto idéntico. Para los interesados en detalles acerca de los métodos de disposición de bandascromosómicas,explicaremos los actualmente usados en citogenética. Bandas 9. Requiereeluso de quininacrina, derivado del colorante acridina. Con el nombre Atrabrine, el clorhidrato de quinacrina se había utilizado únicamente como fármaco para tratar paludismo o teniasis. Sin embargo,el clorhidrato de quinacrinay lamostaza de quinacrina, al igual que otros derivados de la acridina, tiñen el DNA y, además emiten luz visible bajo los rayos ultravioletas por yello son fluorescentes, pues muestran fluorescencia amarilla verdosa intensa al observarlos con el microscopio de fluorescencia (ver cap. 9).
NllCLEO DE LAS CELULAS EN DZVISION
Cuando,en 1968,Caspersson y colaboradoresaplicaron por vez primera la mostaza de quinacrina a cromosomas fijados en metafase, descubrieron que en Iugar de teñir uniformemente a los cromosomas, como se observa, por ejemplo, en la figura 3-11, teñía algunas bandas a lo largo de cada cromosoma. Además, estas bandasteníandistintalongitud y espaciamientodesigual en distintos cromosomas, por Io cual formaban un cuadro particular o "huella digital" peculiar para cada par de cromosomas. Ellonaturalmente, permitióidentificar con certeza por vez primera cada par de cromosomas. Además, se advierte claramente en la porción distal del brazo largo del cromosoma Y una banda 0, como se llamanlasteñidaspor quinacrina,particularmente extensa y notable. En células humanas esta banda se advierte como una mancha intensamente fluorescente de aproximadamente 0.2 pm. de diámetro, incluso durante la interfase. Ello permite precisar si determinada célula es de un varón (o de manera estricta de un individuo con cromosoma Y ) incluso cuando las células no se están dividlendo. Se conoce poco sobre los principios de la tinción con mostaza de quinacrina o clorhidrato de quinacrina, excepto que el colorantetiene afinidad algo mayor para el DNA, rico en las bases adenina (A) y timina (T) que para el rico en guanina (G) y citosina (C). Cabe suponer que lasregionesde los cromosomas que se tiñen como bandas Q son algo más ricas en adenina y timina que las regiones intermedias; las bandas Q manifestarían de esta manera la variación global de la concentración re-
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lativa de estos pares de bases (A-T o G-C) a Io largo del cromosoma. Sinembargo,considerandoqueunasola fibra de DNA se pliega hacia adelante yhaciaatrás sobre sí mismademaneramuycomplejadentrodel cromosoma (como puede observarse en la fig. 3-8),una longitud muy importante del filamento de DNA correspondería a una banda Q. Bandas G. El descubrimiento de las bandas Q estimuló el advenimiento de otros métodos de estimación de bandas que no necesitaban una técnica especial de microscopio de fluorescencia. Se emplea coloración de Giemsa(uncolorantepolícromomuyutilizadoparala sangre,que se describe en el cap. pero necesita untratamientoespecialprevio,lallamadadesnaturalizacióndelcromosoma, antesdeteñirlo.Ellorequiere untratamientosuavede los cromosomas fijados, con enzimas proteolíticas, sales, calor, detergentes o urea, agentesquetienenlapropiedad de desnatufalizarla proteína de los cromosomas. Cuando se tiñe con el colorante de Giemsa después de esta clase de tratamiento, enelcromosoma se advierteunadisposición de bandas llamadas bandas G con el microscopio fotónico común. Este cuadro es algo semejante al obtenido con la tinción con quinacrina. En la figura 3-12se muestra un cariotipo masculino normal hecho con cromosomas teñidos por este procedimiento. No se ha comprobado la base de la tinción de bandas G, pero parece requerir la eliminación local de las proteínaspordesnaturalización,posiblementeenrelación con la variación global de la composición local de
Fig. 3-11. Cariotipo de cromosomas de varónnormal.(Cortesía
lo),
de C. E. Ford.)
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BlOLOGlA CELULAR
Fig, 3-12. Cariotipo masculino normal enel cual se advierten las bandas G después de teñir con la técnica de Giemsa descrita en el texto. El cuadro característico de las bandas permiteidentificar cada par de cromosomas. (Cortesíade M . Seabright.)
paresdebases del DNA, con el cual estánasociadas las proteínas D. Comings ha propuesto que las proteínas quequedandespués de ladesnaturalizaciónpudieran impedir que el colorante fuese captado en alguG nasregionesdel DNA. Deestamanera,lasbandas serían partes de cromosomas donde las proteínas han sido prácticamente extraídas por la etapa de desnaturalización suave previa, lo cual permite la llegada libre del colorante al DNA, y las regiones entre las bandas estarían colocadas donde la proteína se ha extraído de manera incompleta. Es posible que las proteínas relacionadas con el DNA también participen en la formación de bandas Q. Por ejemplo: pudiera haber menos proteínas relacionadas con el DNA rico en molécula A-T, de modo que la quinacrina tendría acceso relativamente libre al DNA en las conas que se tiñen como bandas Q. La intima correspondencia de posición entre las bandas Q y G sugierequepuedehaberunabase común para su tinción. Otro factor que pudiera ser importante es que las reQ o G giones de los cromosomas que forman bandas
consisten princ1palmen:e en heterocromatina durante la mayorparte del ciclo celular. Ello se ha comprobado porque duplican el DNA en etapa algo ulterior que las regiones entre las bandas en la fase S. Las regiones situadas entre las bandas de los cromosomas sonalgo G-C, ypuedendemásricas en los paresdebases mostrarse por otra modificación del procedimiento de Giemsa que descubre un tipo adicionalde banda, llamada banda R. En consecuencia, las bandas R son complementarias de las bandas G en posición a lo largo del cromosoma. Bandas C. Unaclasediferente de modificación de la coloración de Giemsa brinda un cuadro por completo distinto de las bandas Q y G. En este caso,lamayor parte del DNA se extrae de los cromosomas fijados por tratamiento comparativamente tosco con un álcali, ácido, sal o calor antes de la tinción. En estas circunstancias,una porcióncorta de cadacromosoma, situada cerca del centrómero, se tiñe muy intensamente con el método de Giemsa; considerando que esta región teñidaestá cerca del centrómero, se llamabanda C. Las
NUCLEO DE LAS CELULAS EN DIVISION
bandas C sonpatentes en todos los cromosomas excepto el Y, que se tiñedemaneradébil y uniforme. La falta de una banda C enel cromosoma Y , al igual que la presenciade una manchaintensamentefluorescente después de latinción con quinacrina, facilita identificar célulasde individuos concromosoma Y. En lasbandas C , la heterocromatina es la que se tiñe. Sin embargo,mientrasque los métodosde detección de bandas Q o G revelan la heterocromatina en los brazos del cromosoma, el método de banda C descubre la heterocromatina enlaregióndel centrómero. Se desconoce por qué el cromosoma Y carece de una banda C , peroquizála heterocromatina centromérica sea más difusa en este cromosoma particular. Está comprobado que la heterocromatinacentroméricacontiene DNA altamenterepetitivoqueprobablemente no experjmente transcripción. Esta heterocromatina parece estar protegida dealgunamaneracontra la extracción porelprocedimiento usado, posiblemente por virtud de proteínas no extraíbles. Sin embargo,de seréste el caso, la proteínarestanteseguramente noimpidelallegadadel colorantedeGiemsa al DNA, pues se tiñecomo una banda C.
Aspecto de los cromosomas teñidos con métodos para bandas Los patrones de bandas obtenidos por los laboratorios de citogenética se han combinado en esquemasestandarizados de las bandas principales que se observan en cada par de cromosomas humanos. En la figura 3-13 se muestran las bandas principales de un par característico de cromosomas (núm. 12). Esta figura puede compararsecon la figura 3-8, que muestra el cromosoma completo núm. 12 en metafase (cromosoma d). El par de cromosomas núm. 12 después de teñirse para bandas G también puede observarse enel cariotipo ilustrado en lafigura 3-12. Como se aprecia en estaúltima, a menudo es difícil en los cariotipos preparados concromosomasconbandas teñidas advertir en cadauno un par consistente en doscromosomas S unidos por un centrómerocomún. La inspección cuidadosa delos cromosomas 7 y 13 enla figura 3-12 descubriráque lo que inicialmentepodía haberse considerado un cromosoma Único con bandas en realidad consiste en dos cromosomas que no han comenzado a separarse. Además de ayudar a la identificación y la formación de pares de cromosomas enla preparación de cariotipos, la estimación de bandascromosómicas hahechoposibleadvertiralgunasanomalías dela estructura cromosómica antes no observadas, de la indole de pérdida de partes de cromosomas y translocaciones de partes deunos cromosomas en otros. Con el advenimiento de las técnicas de detec-
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Fig. 3-13. Esquema de u n par de cron1cwvnas d humanc6 ( n ú m . 12) quemuestra las bandas principales. El patrón de bandas se compilóparacadacromosomahumanoapartir de datos acopiados de laboratorios de citogenética valiéndose de todas las técnicas de estimación de bandas disponibles enla fecha de la publicación. (Fundado enuna ilustraciónen ParisConference [1971], Supplemen1 119751; StuJlcfur~rfi;ufr,Jrri r J Htlttlutl CytOgcVlc~tlt-5.€ 1 1 Bergsma D. (ed): Birth Defects: Original Article Series, XI,9,1975.White Plains,The National Foundation.)
ción de bandas se ha hecho posible diferenciar entre el cromosomanúm. 21 y el cromosomanúm. 22 humanos, y ellohaayudado a ampliarlos conocimientosacerca dela base cromosómica de algunas enfermedades.
ANOMALIAS CROMOSOMICAS La palabra anomalia (gr. an, negativa los, igual)significaunadesviaciónmarcada
+ homa-
de una norma. Las normas utilizadas para comprobar anomalías cromosómicas son números y morfología de los cromosomas en muestras celulares. Hay anomalías en loscromosomas deunacélula sicontiene más o menos cromosomas que 46 o si algún cromosoma muestra morfología o patróndebandas que difieren de los normales. Las anomalías cromosómicas pueden originarse a nivel de lascélulas germinativas y en consecuencia aparecen en todas lascélulas corporales y pueden descubrirse enel cariotipo. Sin embargo, otras anomalías nacen a nivel de las células somáticas. Considerando que las anomalías cromosómicas de esta ú1tima clase no se presentan en todas las células corporales,permaneceninadvertidas en cariotipo de células que sonrepresentativas detodaslasdel organismo y,, en consecuencia, suelendescubrirse por otros procedimientos. En el siguiente apartado explicaremosalgunasanomalías que seoriginan a nivelde las células germinativas y por ellosedescubren en el cariotipo. Para que no haya confusión, debedestacarsequeaunquetodas estas anomalías se originan a nivel de células germinativas, no se li-
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BIOLOGIA CELULAR
mitan a anormalidades de los cromosomas sexuales, sinoincluyenanomalías de losautosomas, pues también pueden originarseaestenivel. ANOMALIASCROMOSOMICASORIGINADAS A NIVELDE LASCELULASGERMINATIVAS Ocurren en aproximadamente en 3 de cada 100 embarazos. Algunas son incompatibles con la continuación del embarazo y originan aborto espontáneo. En los decenios últimos seha hechoposible preparar el cariotipo de embriones o de fetos abortados espontáneamente,yellohareveladomuchas anomalíascromosómicas,locualexplicó la causa de gran número de abortos que antes eran un misterio. Sin embargo, algunas anomalías no causan aborto. Probablemente alrededor de 1 de cada 200 niños nacidos tiene alguna clasede anomalía cromosómica. Los efectos de lasdiversasanomalías difieren mucho. Hay anomalías delos cromosomas sexuales y de los autosomas; más adelante daremos algunos ejemplosy sus causas. Para comprender las anomalías que nacen a nivel delas célulasgerminativas, esimprescindible tener buenos conocimientos sobre la formación delas células germinativas y del fenómenode meiosis (gr. meiosis, disminución) esencial para su formación.
Diferencia entre células diploides y haploides Señalamos que cadacélulasomática del ser humano contiene 46 cromosomas formados por 23 pares, y queunodecadapar esdeorigen materno (derivado de lacélulagerminativamaterna) y el otro tiene origen paterno (derivado de la célula germinativapaterna).Dadoquecadacélulacorporal tiene un conjunto doble de 23 cromosomas S homólogos, igualesen forma y bandas (excepto los cromosomas sexuales X y Y en las células de los varones), las célulascorporales o somáticas tienennúmero diploide (gr. dipfous, doble) de cromosomas(46). Sin embargo, las célulasgerminativassólo tienen un miembro de cada uno de los 23 pares de las células diploides, por lo cual se dice que tienen número haploide (gr. haplous, Único)de cromosomas(23).
Cómo se desarrollan las células haploides a partir de las diploides En el varón y la mujer las célulasgerminativas, connúmerohaploide de cromosomas, derivan las célulasprecursoras quetienen número diploide. En varones y mujeres ello se logra porque la célula precursora de lagerminativaexperimentadosdivi-
siones consecutivas de un tipo especial llamado meiosis, por lo cual las células hijas sólo tienen número haploide de cromosomas. Las divisiones meióticastambién se llaman divisiones dereducción, pues reducen el número de cromosomas en las células hijas. En el varónlascuatro células hijas resultantes dela meiosisson espematozoides viables, pero en la mujer sólo una de las cuatro se convierte en óvulo viable; los otros no se desarrollan, se pierden y sellaman cuerpospolares. La meiosis enel varón se describe enel capítulo 27. FORMACION DE LAS CELULAS GERMINATIVAS ENLA MUJER Y FENOMENO DE MEIOSIS La célula madre de la cual se desarrollan las células germinativas haploides en la mujer se llama ouocito primario. Su formación se describe en el capítulo 26; aquíbastarádecirqueaunqueno se forma enlos ovarios, resideen ellos.Cuandonace unaniña,ya puede haberincluso dos millonesde ovocitos primarios en sus dos ovarios. Además, antesde nacer laniña ocurrenmuchosacontecimientosimportantes, que describiremos. El primero es que cada ovocito primario pasa por la fase S deun ciclo telular. Considerando que era una célula diploide, poseerá suficiente DNA para 46 cromosomas d al salir dela fase G, para entrar en la profase dela primeradivisiónmeiótica. En este momento los 46 cromosomas d de profaseson filiformes y, como consecuencia, esta etapa de la profase de la primera división meiótica se llamaperiodo de leptoteno (gr. leptos, delgado; tainiu, listón). Siguen otrascuatroetapas dela profase. El segundo fenómeno se llamaetapade cigoteno (gr. zygon, con yema) porque en é1 los dos miembros de cada par de cromosomas d homólogos (que aún son filiformes) se atraen y sitúan uno al lado del otro en toda su longitud, como semuestra esquemáticamente en la figura 3-14, izquierda. Cada par de cromosomas homólogos presenta de esta manera unión de la yema en lo que se llama cromosoma biualente, posiblementeporque unodelos homólogos esdeorigen materno y el otro deorigen paterno, de modo que el cromosoma bivalente tiene la potencia de dos antecedentes genéticos diferentes. La profase de la primera división meiótica continúaen lo quese ha llamadoperiodode paquiteno (gr. pachytes, grosor) que se caracteriza por que cada unode los cromosomas filiformes de cada bivalente se tornan más cortos y gruesos.Además, en este periodo se hace patente que cada cromosoma d en realidad esun filamento doble, lo cualse torna
NUCLEO DE
suficientemente manifiesto en la siguiente etapa de la profase para que reciba el nombre de periodo de diploteno (gr. diplous, doble). En esta etapa,cada bivalente consiste en dos cromosomas d de filamentodoble,conlosdosfilamentosdecadaunosituados lado a lado con los dos filamentos del otro, como se advierte en la parte central de la figura 3-14.
Recombinación (crossing over) y quiasmas El inicio de uno de estos cromosomas de filamento doble es exclusivamente de origen materno y el otro de origen solamente paterno. Ello tiene gran importancia, porque en esta etapa (diploteno) de la profase de la primera división meiótica, cualquiera de los dos filamentos, ya sea de los brazos superior o inferior de los cromosomas dobles de un elemento bivalente,puedeentrecruzarse sobre el cordóncorrespondiente del cromosomahomólogo delelemento bivalente como se muestra del lado derecho de la figura 3-14, formando lo que se llamaun quiasma, que significa cruzamiento en X. Sin embargo, a diferencia de lo que ocurre cuando dos personas enlazan los brazos de manera semejante al caminar juntas, los dos filamentos de los brazos de un cromosomaparecenser muy frágiles, por locualsuelen romperse en el sitio donde se cruzan. Ello resultaría en dos muñones y dos fragmentos despegados, a no ser porque el daño presentareparacióninmediata por la unióndecadafragmentodesprendido,no con el muñón del cual se despegó sino con el opuesto. Ello, claro está hace que partes de los cromosomas deorigen paternopresentenintercambiocon partes de los cromosomas maternos, y viceversa. La siguiente etapa de la primeradivisiónmeiótica se llama diacinesis (gr. diu, através,entre; kinesis, movimiento). No son patentes los motivos de este nombre,dado hace muchotiempo. Sin embargo, para la fecha en que se llega a esta etapa los cromosomas de elementos bivalentes ya no son exclusivamente de origen paterno o materno. Han intercambiado partes mutuamente y, como consecuencia, el cromosoma (cada uno originalmente procedente del padre o de la madre) puede brindar características heredables de los dos progenitores a la célula germinativa femenina que por último se desarrollará. Por ello, el fenómeno que acabamos de describir, y que se llamarecombinación, o entrecruzamientoreciproco (crossing over) tiene granimportanciapara estudiar la herencia. Todo lo anterior ocurre en los ovocitos primarios antes de terminar la profase de la primera división meiótica. Además, antes que nazca una niña, estos ovocitosprimarioscontinúanen la profasede la
LAS CELULAS EN DlVlSlON
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primera división meiótica al entrar en un periodo de reposo duradero en el cual los dos cromosomas de cadaelementobivalente,queenlasetapasanteriores se ha condensado y ya es visible,seextiende de nuevo de modo que el núcleo en esta etapa de la profase puede tener aspecto como si estuviese en interfase. Los ovocitosprimariosnosalen de este periodolatente o derepososino después que la muchachallegaaproximadamentea la edad de la pubertad, fenómeno que guarda relación con el comienzo de la ovulación, proceso por virtud del cual una celula germinativa femenina completamente formada es liberadade uno delosovarios aproximadamente cada 28 días, como se describiráen el capítulo 27. Ello significaque un ovocito primario puede permanecer en la etapa avanzada de la primeradivisiónmeióticadesde el nacimiento hasta por lo menos la fecha de la pubertad, o como máximo durante unperiodode 40 a 50 años. Segúnveremos, el hecho de que ocurra embarazo en la etapa comparativamentetardíade laedadreproductora después de un periodo prolongado durante el cual los ovocitos primarios han estado en reposo en la profase, predispone a la aparición de una clase de anomalía cromosómica.
Terminación de la primera división meiótica Cuando en la pubertad los ovarios son activados por algunas hormonas, se reanuda el proceso de la meiosis en los ovocitos primarios y se libera una célula germinativa femenina completamente desarrollada (óvulo) cada 28 días, aproximadamente, de la superficiede uno de los ovarios. La primera etapa es que llegue a su fin la primera división meiótica. La membrana nuclear del ovocito primario se desintegra, se forma un huso como ocurriría en la mitosis y los cromosomas de las unidades bivalentes secondensanysealineanperpendicularmenteal plano ecuatorial. La situación es semejante (pero no igual) a la observada en la metafase de 1a.mitosis. Para ello, en lugar de que los cromosomas d se separen en dos cromosomas S queulteriormente se desplazarán a cada polo de la célula (como ocurriría en la mitosis), los dos cromosomas S de cada cromosoma d en un elemento bivalente no se despegan mutuamente. En cambio, los dos cromosomas d intactos de cada elemento bivalente se separan entre sí ysedesplazanhaciaextremosopuestosdelhuso. Esta separación de los cromosomas d de un elemento bivalente se ilustra en A a la izquierda de la figura 3-15. En consecuencia, cada una de las células hijas producidas al terminar la telofase recibe únicamente 23 cromosomas (cromosomas d) en lugar de los 46
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BIOLOGIA CELULAR
Los 46 cromosomas d se aparean y forman 23 bivalentes
23 bivalentes (pares de cromosomas d )
cromosomas (cromosomas S ) normales, por ello es haploide en lugar de diploide. Además, como se advierte en la figura 3-15A, el citoplasma se divide desigualmente en la telofase de modo que sólo una de las células hijas, que se llama ovocito secundario (y está representado por la mitad derecha de la célula endivisiónenlafig.3-15A)permaneceviable; la otra célula haploide (la mitad de la izquierda en la fig. 3-15A)sedescartaen lo quesellama primer cuerpo polar (parte inferior de la fig. 3-15A). Ya señalamos que la recombinación mezcla diversos genes de origen materno y paterno que estaban situados en los cromosomas de los ovocitos primarios. Ocurre mezcla ulterior en la primera división meiótica, porque al alinearse los cromosomas bivalentes perpendicularmentealplanoecuatorial,depende del azar la forma en que quedan orientados los cromosomas que eran originalmente maternos y paternos (que ahora ya no son exclusivamente maternos o paternos). En promedio,cada célula hija recibe la mitad de los cromosomas que en la etapa inicial eran de origen materno y la mitad de los que eran de origen paterno. De esta manera, los genes que recibe el óvulo de los dos lados de la familia de la muchacha se mezclan todavía más.
Segunda división meiótica La célula hija viable (ovocitosecundario) resultante de la primera división meiótica recibe 23 cromosomasdque,claroestá,corresponderíana 46 cromosomas s. Si esta célula, al igual que cualquier célula somática en un ciclo celular pasara por la fase S, entraría en la profase con suficiente DNA para poseer un total de 46 cromosomas d o , después de la metafase, 92 cromosomas S , suficientes para un complemento completo de cromosomas S para dos células hijas. Sin embargo, el O V O C ~ >ecundario ,~ no
23 bivalentes; quiasmas formados por recombinación
pasa por la fase S antes de dividirse (fig. 3-15). En cambio,ocurreotradivisión. Los 23 cromosomas dobles se alinean a través del plano ecuatorial en la metafase y los dos cromosomas S de cada cromosoma d se separan entre sí, corno ocurre en la rnitosis, y se mueven hacia los extremos respectivos del huso. Esta separación de los cromosomas S uno de otro se ilustra en la figura 3-158. En consecuencia, después de la telofase haydos células hijas, cada unacon sólo 23 cromosomas s. Sólounade estas células hijas (la representada por la mitad derecha de la célula en división en la fig. 3-158) se convertirá en óvulo (fig. 3-15C); la otra (la mitad a la izquierdaen la fig.3-158),comoantesocurrió,no es viable y descarta en forma del segundo cuerpo polar. En consecuencia, la disminución a la mitad de los cromosomasquehanmotivadoque la meiosisse considere división de reducción requiere que ocurrandosdivisiones celulares sucesivamente sin que haya fase S (duplicación de DNA) entre ambas (fig. 3-15). EJEMPLO DE ANOMALIA DE UN AUTOSOMA Desde hacía largo tiempo se sabía que aproximadamente 1 de 500 niños nacidos tenían expresión facial curiosa pero característica, temperamento tranl quilo, manos cortas y algunos otros signos, y que estas criaturas presentarían retraso mental. Cuando se descubrió este estado,lamentablemente,y sin motivo valedero, se llamó mongolismo y los niños afectados mongoloides. El estado hoy se llama síndrome de Down o síndrome de trisomia 21. Este último y mejor nombre fue adoptado al descubrir Lejeuney colaboradoresen 1959 que los pequeños afectados solían tener 47 cromosomas en las células enlugarde los 46 normales. Se comprobóque el
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NUCLEO DE LAS CELULAS EN DIVISION
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Ovocito primario
Ihaploide)
23 cromosomas
@
S
cuerpo polar Primer
big. 3-15. Esquema que ilustra (A) el final de la primera división meiótica y B la segunda división meiótica. La formación de óvulo se muestra en (C). En esta figura es posible seguir mks allá la distribución de los cromosomas S de los homólogos mostrados enla figura 3-14. Obsérvese que en el caso ilustrado, ninguno de los cromosomas S que experimentó recambio delos brazos durante la recombinación o entrecruzamiento recíproco en la etapa de diploteno (como se ilustra enla derecha de la fig. 3-14) terminó enel óvulo. Hay claro está, probabilidad del 50 por 100 de queunohubiese entrado enel óvulo.Consultar detalles enel texto.
cromosoma adicional era un miembro del grupo G y se aceptóllamarlocromosomanúm.21adicional (aunque los cromosomas núms. 21 y 22 son muy semejantes). Desde entonces, el uso de las técnicas de estimación de bandas cromosómicas ha confirmado que esta elección fue casual pero valedera. En estado normal hay dos cromosomas núm. 21 y con el adicionaleran tres, porlocual el estado se llamó trisomía 21, que, dado que soma significa cuerpo, indicaba que había tres cuerpos cromosómicos de tipo 21. En la figura 3-16 se observan los tres cromosomas 21 (señalados por flechas enlas porciones susuperior, superior izquierda y superior derecha de la microfotografía) en una célula de un feto. La célula fetal se obtuvo durante el embarazo al extraer con una aguja algo de líquido de la cavidad amniótica que rodea al feto por una técnica llamada arnniocentesis (gr. kentesis, punción)quepermitedes-
cubrir antes del nacimiento anomalías cromosómicas fetales. Lo más probable es que la trisomía 21 ocurra en la etapa de la primera división meiótica cuando los dos cromosomas homólogos de un cromosoma bivalente normalmente se separan. Probablemente el elementobivalenteformadopordoscromosomas homólogos núm. 21 nunca se forme; en consecuencia, los dos cromosomas siguen siendo lo que se llama univalentes. Los cromosomas univalentes tienen igual probabilidad de pasar a cualquiera de las células hijas, de modo que los dos cromosomas 21 pueden terminar en una célula hija y producir 24 cromosomas (fig. 3-16); la otra célula hija tendrásólo 22 cromosomas. La incapacidad de que dos cromosomas homólogos pasen a dos células hijas por separado se llama falta de disyunción, y esta es la causa común de
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tiempo más duradero queel ovocito ha permanecido en profase suspendida antes de completar las divisiones meióticasparaoriginar un óvuloviable. Puede ocurrir falta de disyunción enla producción delas células germinativas masculinas, pero es menosprobable. Ello quizá guarde relacióncon el hecho de que lascélulas germinativas del varón se producen constantemente durante toda la vida y no continúan en una profase suspendida duranteaños como ocurre en lamujer.
Algunosejemplosdeanomalías de los cromosomas sexuales En términosgenerales,loscromosomas sexuales tienen efectoprimariosobre el desarrollo y la función del aparatoreproductor. Unafuncióngenética del cromosoma Y consiste en dirigir la diferenciación de los testículos (las glándulassexuales masculinas) enla vidaembrionaria. Fig. 3-16. Preparación de cromosomas deuna célulaobtenida Los cromosomas X, además detener efectos genétipor amniocentesis (consultar detalles en el texto). El hecho de que cos que rigen el desarrollo siguiendo el tipo femenihaya tres cromosomas 21 (flechas) comprueba que el feto tenía el no a menos que sean superados por un cromosoma complemento cromosómico del síndrome de Down, lo cualperY, tienen,adiferencia de un cromosoma Y, un mite el diagnósticoprenatal.(Cortesía de H. Nadler.) complemento amplio de genes que no guardan relación especial alguna con el sexo, por lo cual los crola trisomía 21. La falta de disyunción es, claro está, mosomas X en este sentido tienen importancia más generalparalaeconomíaqueloscromosomas Y. accidenteque puede ocurrir en cualquiercromosoma. De ello sededuceque si unadelas dos células La anomalía más frecuente de los cromosomas sehijas que llegaa la segunda divisiónmeiótica tiene xuales consiste en un cromosoma X adicional en 24cromosomas acausade un cromosoma 21 adi- un varónque, en consecuencia,tienecombinación del cuerpo. Los varones cional, y si cualquiera de ellas se convierte en óvulo XXY en todaslascélulas y son y es fecundado, el niño tendrá célulascon 47 cro- con esta anomalía presentan testículos pequeños un mosomas y sufrirá síndrome de trisomía 21. Si cual- estériles. Por algún motivodesconocido,tener par de cromosomas X en las células en lugar de uno quiera delas célulashijascon sólo 22 cromosomas puede afectar el desarrollo de la inteligencia, de mollegara a ser óvulo y fuese fecundada, nunca formado que en ocasiones es algo menor que en los varoría un fetoviable. La trisomía 21 esla anomalíacromosómica más nes normales. El estado se llama sindrome de Klinecomun en neonatos,aunqueno es estado muy fre- felter y, al igual de la trisomía 21, probablemente se explique por falta de disyunción durante una de las cuente. Sin embargo, el síndrome de Down no siempre exige un cromosoma 21 adicional completo, divisiones meióticas del ovocito que originó el óvupues a veces es causado por un fragmento adicional lo, que en este caso hace que el par de cromosomas X no se separen sino pasen al óvulo que es fecundade cromosoma 21 en lascélulasdelpequeño;ello puededependerde que un fragmento del cromoso- do por un espermatozoide que lleva un cromosoma Y. También puede nacer, pero menos frecuentemenma 21 experimentó translocación a otrocromosoma, de modoque el producto tiene nosólo el par te,cuando un espermatozoideportador de XY (a causa de falta dedisyunciónenlameiosisenel normal de cromosomas 21, sino un fragmento adipadre) fecunda a un óvulo normal queposee X. La cional de un cromosoma 21 en otro cromosoma. La frecuencia de trisomía 21 aumenta según la edad de falta de disyunción enlas dos divisionesmeióticas en uno de losprogenitores puede originarcomplelamadre.Unamujer de másde 40 años deedad tiene probabilidades 50 veces mayor de dara luz mentocromosómico XXXY o XXXXY, estadosque un niño afectado que una de 25 años. Las probabili- clínicamente son idénticos al síndrome de Klinefellos sujetos presentan redades son, en realidad, de aproximadamente 1 en ter,exceptoporquetodos tardo mental. 60. El motivo de lo anterior guarda relación conel
NUCLEO DE LAS CELULAS EN DIVISION
Otraanomalía, llamada síndromedeTurner, se observa en mujeres que sólo tienenun cromosoma X en lugar de dos. Este estado se llama monosomía (sólo un cuerpo). Las monosomías casi siempre son incompatibles con la vida, pero a veces nacen niños a término que las padecen. Se necesitan dos cromoSomas X paraque un productodesarrolleovarios normales y, consecuencia, quienes presentan X 0 (O se usa para significar nada) en lugar de la combinaciónXXnodesarrollanovariosnormales ni talla normal. Por lo demás, el desarrollo es femenino, en esencia,aunque en algunossentidosno es normal. La anomalía también puede ser causada por falta de disyuncióna niveldecélulas germinativas, pues si los dos cromosomas X del ovocito pasan a una célula hija (que se pierde como cuerpo polar) la otra célula hija carecerá de cromosomas X , y si es fecundada por un espermatozoide que lleva cromosoma X, las célulassomáticas del producto tendrán sólo un cromosoma X procedente de la célulagerminativa masculina. El estado X 0 probablemente también pueda ocurrir por pérdidadeun cromosoma X durantelaespermatogénesis. En este caso, un espermatozoide que carece de X o Y tuvo que haber fecundado un óvulo normal con X. Otra anomalía interesante el es varón con complemento cromosómico XYY. Estos sujetos tienden apresentartalla alta y hayalgunosdatos de que bajo tensión puedenser másagresivosquelos varones normales, aunque no hay datos concluyentes aún de que el cromosoma adicional sea la causa delaconductaantisocialobservada en algunos de estos individuos. Se conocen varias otras anomalías deloscromosomassexuales. Los lectoresinteresados pueden consultar la bibliografía al final de este capítulo.
Comentario acerca de los símbolos que se usan para señalar anomalias cromosómicas Para cualquierestudianteque desee ampliareste tema, puede facilitar leer la literatura percatarse de que cuando se describen los datos de cariotipos en el ser humano, se acostumbra anotar en primer lugar el número total de cromosomas, lo cual va seguido de una coma y después de la constitución de cromosomas sexuales. Los autosomas se mencionan únicamente si presentananomalía. Así pues, el cariotipomasculinohumanonormal se designa 46 XY. El cariotipo de unamujerconsíndrome de Down y cromosoma 21 adicional se denotaría como 47, XX, 21+ (o comoalternativa, 47, XX, G + ) , y el de un varón con síndrome de Klinefelter con dos cromosomas X sería 47, XXY.
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EJEMPLO DE UNA ANOMALIA DE LA FORMA DE UN CROMOSOMA Y NO DEL NUMERO TOTAL Una anomalía de estaclaseocurrecomo pérdida de supresi6n de parte del brazo corto del cromosoma 5. El niño tiene deformidades faciales de gravedad variable, lo cual probablemente dependa de qué tanto del brazo del cromosoma se ha perdido. Otro dato clínico es que el llanto del niño con este defecto es raro y guarda semejanza con el maullido de un gato, lo cual explica que sea llamado síndromede cri-du-chat(maullido). ANOMALIASCROMOSOMICAS ORIGINADAS A NIVELDE CELULAS SOMATICAS
Algo más sobre nomenclatura Además delas palabras diploide y haploide definidas en la página 84, deben aprenderse otros nombres.Uno de ellos es poliploidia, que significa muchas veces plegado o multiplicado, de modo que las células poliploidestienenmúltiplosdel número haploide de cromosomas. Pore~emplo, unacélula tetraploide tiene cuatroveces el número haploide (doble del númerodiploide), y asísucesivamente. Otra palabra muy empleada es aneuploidia; considerando, que an- significa falta o pérdida, aneuploidia quiere decir falta de la propiedad de ser un múltiplo normal, de modo que el número en una célula quemanifiestaaneuploidia no es múltiplo exacto delnúmero haploide. En consecuencia,una célula humana con, digamos, 45,47, o cualquier número que no es múltiplo exacto de 23 será aneuploide.Casitodaslasanomalíasquehemos descrito, que nacen a niveldelascélulas germinativas, entrañan cambio del número total de cromosomas en las células del cuerpo y por ello son ejemplosdeaneuploidia,pero tambiénpueden nacer númerosaneuploidesde cromosomas a nivelde lascélulas somáticas.
Poliploidia originada en celdas somáticas Ocurre en algunas familias celulares somáticas en circunstancias normales; en realidad, hay una clase de células que describiremos en un capítulo ulterior (elmegacariocito)que en estado- normal es POliploide. Otras clasesde células, porejemplo, los
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Fig. 3-17. Microfotografíaquemuestra un hepatocito (centro, El núcleo es mucho más volumique los núcleosdelascélulas sunoso y contienemásnucléolos periores, los cualesposeennúmerodiploide de cromosomas. abajo) quepresentapoliploidia.
células germinativascreannuevosindividuosque conservan la especie. Considerando que los cuerpos compuestos de células somáticas tienen vida limitada,surge la interrogantedesaber si hay o no un factor que limite la duración de la vida, de maneraque las células somáticasquehande seguir multiplicándose durante toda la vida del sujeto para conservar la estructura del cuerpo tengan alguna limitación del número de veces que pueden reproducirse. Tendría gran interés, claro está saber si la clase de células somáticasquepuedendividirse, al transferirse de un individuo a otro compatible, presentarían a través de generaciones sucesivas la misma clase de inmortalidad que los linajes de células germinativas. Una forma de investigar el problema de la inmortalidad de las células somáticas consiste encultivarlasfuera del cuerpoenunmedioadecuado. Estudios de esta clase handemostradoque las células somáticasconcapacidaddeproliferar puedenpropagarsefuera del organismoenmedios nutritivostiempo suficiente parasugerirquepudieranseguirmultiplicándoseindefinidamente.Pero, al disponer de métodos de análisis cromosómico, también se tornó patente que la mayor parte de estas líneasde células quenomuerendespuésde unos meses de cultivo in vitro sino siguen proliferando, han adquirido número aneuploide de cromoy, por ello ya no puedenconsiderarsenorma-
hepatocitos, de cuando en cuando son poliploides. Observada en la interfase, una célula hepática poliploide tiene núcleo más voluminoso que la equivalente diploide (fig. 3-17, parte inferior de la microfotografía). Hasta donde sabemos, las células hepáticas poliploidestienenfunciónnormal. La causa corriente de la poliploidia probablemente sea incapacidad de los dos cromosomas S de cada cromosoma dparasepararseen la metafasede la mitosis (falta de disyunción), con el resultado de que los dos conjuntos de cromosomas S , en lugar de ser atraídos a extremos opuestos de la célula, permanecen en la región del plano ecuatorial hasta que se forma una nueva membrana nuclear y los rodea en el mismo núcleo. Sin embargo,puedehaberotros mecanismosdeorigende la poliploidia. Las células poliploides pueden dividirse (fig. 3-18).
Aneuploidia originada en células somáticas
L~
se origina a nivel de células somáticas en dos estados. Las especies deanimalessuperiores,como el hombre, se perpetúanindefinidamenteporque las
Fig. 3-18. Microfotografía con gran aumento de hígado de rata enregeneración; se advierte el doble del número acostumbrado de cromosomas en anafase dispuestos sobre un huso común, que apenas es visible sobre ellos. Pudiera tratarse de una célula tetraploide en división.
NUCLEO DE LAS CELULAS EN DIVISION
les. Así, surgió la sospecha de que la multiplicación continuadaduraderade las célulassomáticasse acompaña de peligro deque ocurra algún cambio genético enlacélulaquela hace menos reactivaa factores que en estado normal inhibirían el límite de reproducción o lacapacidadparareproducciónindefinida, y que a menudo originaaneuploidia.
Aneuploidia y células cancerosas Ocurre aneuploidia en circunstancias demultiplicaciónmás o menoscontinuada de células que caracteriza a la enfermedad llamada cáncer. Se considera que el cáncer nace porque alguna célula somáticaexperimentacambiogenéticodemodo quese multiplica en circunstancias en las cuales estaría restringidala multiplicación de células normales. El escape de las célulascancerosas de losmecanismos que regulan el crecimiento se acompaña, más o menos recíprocamente, depérdidadela capacidad para alcanzar la clase de estructura muy especializada quetendríacélulasnormales del mismotipo y, como consecuencia, suelensermenos eficacesfuncionalmente o si acaso funcionan, la función no está regulada, como si no guardaran relación con las necesidadesdel resto del organismo; sueledecirseque lascélulas cancerosas utilizanlaenergíapara crecer y no para funcionar. Dado que el cambio que convierte una célula somática en una célula cancerosa es genético, las célulascancerosastransmiten sus caractezísticas asociales y agresivas a su descendencia, de modo que si el cáncer no se extirpa quirúrgicamente o se destruye de otramaneraantes que hayacrecidodurante muchotiempo,lascélulas puedendiseminarse por la sangre o la linfaasitios del cuerpoalejado del origen; en estossitios lascélulas establecennuevos focos de crecimientoinvasor y destructivoque se llama metástasis, y de esta manera las células cancerosas pueden dominar al cuerpo. Al perder la capacidad para reaccionar a influencias que regulan el crecimiento de las células normales, lascélulas cancerosas en cierto modo cumplen losrequisitosdela inmortalidad delascélulas somáticas. No demuestran inmortalidad enel cuerpo donde se desarrollan, pues si se permite su multiplicación, lo destruirían. Pero si se extirpan y después se desarrollan en cultivo, por lo menos algunas d a sespueden propagarseindefinidamente.Además,si lascélulasde un cánceroriginado enun animal de laboratorio, se transfieren regularmente a otros animalesdelamisma cepa, seguirán multiplicándose indefinidamente y, en realidad,con el trasplante continuado a menudo.experimentan cambios genéti-
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adicionalespor virtuddeloscualesse tornan todavía más malignasque ensu origen.Algunos cánceres se han conservado en ratones por este mecanismodurantedecenios. En consecuencia, las celulas cancerosas parecen tener la capacidad de producirse indefinidamente. Las células de un cáncer suelen presentar aneuploidia; en realidad,demostraraneuploidia en células en desarrollo tomadas del cuerpo se consideraindicaciónpositiva deque soncancerosas.Sin embargo, la falta de aneuploidia no descarta cáncer, pues algunas células cancerosas no son aneuploides, por 10 menosno lo son inicialmente,sinosóloal continuar la multiplicación. Despuésde considerar la conducta delas células diploidesen cultivo y las célulascancerosas enel cuerpo, quedalaimpresión de quela aneuploidia, originada a nivelde célulassomáticas,probablemente sea más o menos el resultado final de alguna desorganización genética que libera a lascélulasen las cuales ocurre de lasinfluencias queen estado normal restringen la capacidad de proliferar. Ampliaremos el tema enel capítulo 6.
COS
Ejemplo de una anomalía cromosómica que se origina a nivel de células somáticas y que proviene de la forma en lugar del número Los sujetoscon leucemia granulocítica crónica, enfermedad maligna enla cualhayproducciónexcesiva de algunosleucocitos, tienenen el complementocromosómico delascélulasdelamédula ósea un cromosoma que, por haberse descubierto en Filadelfia, se llamócromosoma Philadelphia, Ph7 o
Ph.
Correspondea un cromosoma 22 confalta de casila mitad del brazolargo; los métodosdeestimación de bandas cromosómicas han reveladoque la porción faltante casi siempre experimenta translocación a uno de los cromosomas 9. En todos los demás sentidos,loscromosomas del paciente de este tipo de leucemia tienen aspecto normal en número y morfología.Considerando que el cromosomaFiladelfia se observa en casi todos los casos del padecimiento y noaparece en otrascondiciones,asido útil paradiagnosticarleucemiagranulocíticacrónica. Incluso seha descubierto antes quese manifiesten los síntomas de la enfermedad y tiende a persistir cuando el paciente se halla en remisión. De algún modo esta anomalía cromosómica, posiblemente por ser requisito necesario aunque no suficiente para la aparic:ión de la enfermedad, participa de maneraintima en el proceso que originaestaclase de leucemia.
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BIOLOCIA CELULAR
El cromosoma Filadelfia no se hereda de una generación a otra. No se presenta en los hijos de pacientes ni se observa (cuando se presenta) en todas las células del organismo. Si bien casi todas las células de la médulaóseadeestospacientesposeen el cromosoma anormal, las célulasde los demás tejidos en el mismo individuo tienen cromosomas de aspecto normal. Esta anomalía surge como consecuencia, a nivel somático y no en células germinativas, probablemente en la etapa temprana del desarrollo de la enfermedad, en un precursor de los leucocitos por translocación de parte del brazo largo del cromosoma 22 a otro autosoma (generalmente un cromosoma núm. 9). Ocurrido lo anterior, la anomalía cromosómica se transmite a todas las células somáticas que se originen de esta célula alterada. Volveremos a mencionar esta anomalía en el capítulo 12. BlBLlOGRAFlA Y LECTURAS ACONSEJADAS Radioautografía Lopriwa, B. M.: A semiautomatic instrument for the radioautographic coating technique. Histochem. J. Cytochem., 14:923,1966. -: The influence of development on the number and appearance of silvergrains in electronmicroscoperadioau15:501, 1967. tography.J.Histochem.Cytochem., -. . A reliable standardized method for ultrastructural electron microscopic radioautography. Histochimie, 37.1, 1973. Kopriwa, B. M.,andHuckins,C.:Amethodfortheuse of Zenker-formo1 fixation and the periodic acid-Schiff technic in light microscopic radioautography. Histochimie, 32.23 1, 1972. Kopriwa, B. M., and Leblond, C. P.: Improvements in the coating technique of radioautography. J. Histochem. Cytochem., l0t269, 1962. Leblond, C. P., and Warren, K. B. (eds.): The Use of Radioautography in Investigating Protein Synthesis. New York, Academic Press, 1965. Salpeter, M. M., and Szabo, M. Sensitivity in electron microscopicautoradiography. 1: Effect of radiation dose. J. Histochem. Cytochem., 20.425, 1972. Schultze, B.: Autoradiography at the Cellular Level. Physical Technics in Biological Research, vol. 3B. New York, Academic Press. 1969. Williams,M. A.:Autoradiographyandimmunocytochemistry. In Glauert, A. M. (ed): Practical Methods in Electron Microscopy. vol. 6, part I . Amsterdam, North Holland, 1978. H.: HighresolutionauWilliams, J. R., and Van den Bosch, toradiography with stripping film. J. Histochem. Cytochem., 19:304, 1971.
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Núcleo en interfase
Suele emplearse el nombre de núcleo en interfase paradenotar el núcleo de cualquiercélula que no está enel proceso de lamitosis. Es nombreadecuado para los núcleos de las células que están en el ciclo o que lo han dejado pero tienen la facultad de volver al mismo; cabe afirmar que las dos clases de células están entre dos etapas de mitosis. Sin embargo, comomencionamos(pág.42),lamayorparte de lascélulas del cuerpo del adultoprobablemente nuncavuelvanadividirse, de modoquenoestán entredosetapas de lamitosis; en consecuencia, hablando de manera estricta, no es verdaderamente adecuadollamarlas célulasen interfase. Sin embargo, emplearemosestenombreparadenotartodos los núcleosnomitósicos,porque suelenemplearse en lugar de células que no se dividen y también porque interfuse, por el uso duradero, ha llegado a denotar la etapa en la cual una célula corporal efectúa su funciónespecializada.
DISTINTOS ASPECTOS DE LOS NUCLEOS EN INTERFASE Aunque todos los núcleos en interfase poseen los mismos componentes básicos, pueden tener distinto aspecto en diversas clasesde células. Algunos tipos celulares tienen característicamente núcleos en interfase tan pequeños que los componentes nucleares se disponen en forma muy compacta, de modo que algunosno pueden diferenciarsecon el MF.Pertenecen a este grupo algunas de las células querevisten los sinusoides hepáticos (marcadas en la fig. 4-1). El núcleo de otrasclases de células puede presentar formas poco comunes por ejemplo: enlugarde ser esféricouovalado(la formamás frecuente) puede estar alargado y, en algunos casos, con escotaduras en su trayecto, de modo que guarda semejanza con una sarta de cuentas,como en la célulallamada neutrófilo (o polimorfonuclear) que se muestra en la figura 11-2. Sin embargo, en términos generales, to-
dos los núcleos consisten en los mismos componentes ylaformamásfácil de observarlos con el microscopio fotónico es estudiar células en las cuales el núcleo tiene dimensiones suficientes para quelos componentes esténextendidos lo bastante para permitir identificarlos. Muchos tipos de células del cuerpo tienen núcleo de estaclase,ycomoya hemos descrito células hepáticas en interfase, las tomaremos como ejemplo y describiremos los componentesdel núcleomásminuciosamente.Alhacerlo, compararemosloque puede observarsecon el MF (figs. 4-1 y 4-2, A) y con el ME (fig. 4-3).
COMPONENTES DEL NUCLEO EN INTERFASE EN CORTES CON H Y E 1.Con el objetivo de inmersión en aceite el núcleoen interfaseestálimitado por unalínea de color azul obscuro, llamada cubierta o membrana nuclear (fig.4-1). 2. Dentro de cada núcleo hay uno o más cuerpos redondeados teñidos de azul; son los más voluminosos y esféricos dentro del núcleo; se llaman nucléolos (fig. 4-1). 3. Dentro de cadanúcleotambiénhaymuchos conglomerados (a menudode contornos vagos) que setiñende colorazul,conformairregularymás pequeños que los nucléolos; esta substancia se llama crornatina (fig. 4-1) y aveces grúnulos de cromatinu, aunque los conglomeradosno tienen contorno neto. 4. AI principio, se consideróque el espacio del núcleo no ocupado por cromatina y nucléolos conteníaunasubstancia semilíquida que se llamó jugo nuclear o savia nuclear. En los cortesteñidosesta substancia corresponde a áreas muy poco teñidas o casi claras(fig. 4-1). Explicaremos en primer término l a cubierta (membrana)nuclear. 94
Fig. 4-1. Corte de hígado observado con inmersión en aceite. El núcleo de cada hepatocito contiene un nucltolo tenido de obscuro (arriba, derecha). El resto del núcleo consiste en filamentosdelicados o gránulos de cromatina (arriba, centro), entre los cualeshay espaciosvacíos que contienen jugo nuclear (abajo,izquierda). Cada núcleoestárodeadopor la cubiertanuclear (abajo, detambién recha). Adviértase (arriba, izquierda) que el núcleo de las células que revisten los espaciossanguíneos es más obscuro,pequeño y alargado que el de los hepatocitos; la cromatina está más condensada.
Fig. 4-2. Cortes con H y E de hígado de rata (A) antes y (B)después de la extracción con DNAasa. Los núcleos se tiñen mucho menos intensamente y la cubierta es menos destacada despuésde la extracción. (Cortesía de R. Daoust .)
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Fig. 4-3. Micrografía electrónica ( X 14 OOO) del núcleo en interfase de una célula de higado de rata. Adviértan(PC), los islotes de cromatina se las partes condensadas de los cromosomas que forman la cromatina periférica (CI)y la cromatina asociada con nucléolo (NAC). Los conductos intranucleares de los complejos de poro pueden observarse en forma de áreas pálidas de jugo nuclear entre discretas adyacentes de cromatina periférica. La inspeccióncuidadosadescubregránulos de pericromatina(PCG). (K. Miyai y J.W. Steiner: Exp. Molec.Pathol, 4 5 2 5 , 1965.)
CUBIERTA (MEMBRANA) NUCLEAR Interpretación de lo que seobserva con M F En cortes teñidos con H y E la cubierta nuclear se presenta en forma de una líneaneta de color azul moradoobscuro(figs. 4-1 y 4-2,A). Técnicas actuales han comprobado queel grosor aparente y las
características de tinción dependen de la cromatina que se adhiere a la superficie interna. En primer lugar, si los cortesno teñidos se tratanconunaenzima, ladesoxirribonucleasa(que digiere el DNA y por ello prácticamente elimina la tinción de la cromatina por lahematoxilina) y después se tiñen con H y E,lacubiertanuclearsupuesta,tanmanifiesta en la figura 4-2,A desaparece casi por completo, co-
NUCLEO EN INTERFASE
mose observa en la figura 4-2,8. En segundo lugar, se comprobó con ME (fig. 4-3) que parte importante de la cromatina suele adherirse a la superficie internade la cubierta nuclear y quede ello dependen el grosor aparente y las características de tinción de la membrana que se observa con el microscopio fotónico en cortes ordinarios.
Aspectos de la cubierta nuclear con el ME Si se examina el lado izquierdo del núcleo que se muestra en la figura 4-3 se advierte queel ME descubre que la cubierta nuclear consiste en dos membranasdelgadas:ello se observamuchomejor con mayor amplificación en la porción inferior de la figura 4-4. Cada una de las membranas tiene aproximadamente 8 nm de grueso y están separadas por un espacio de unos 25 nmde anchura. La cantidad de substancias en lasmembranasmismases,claro está, demasiado escasa para ser visible en cualquier plano de corte con MF. En realidad, en sitios donde la cubierta sigue un curso oblicuo en el corte, el haz de electronesnopresenta dispersión suficiente de electrones para que se forme una imagen bien definida enel ME.Paraadvertir netamente las dos membranas de la cubierta nuclear en una micrografía electrónica, el corte debe ser perpendicular a la cubierta nuclear. El mismo problema se presenta para demostrar la membrana celular por microscopio electrónico(verexplicaciónulterior en la fig. 5-4). Ahorabien, el estudiante debededucirpor qué no se observanlasdosmembranas de lacubierta nuclear alrededor del núcleo en la figura 4-4, arriba. El plano de corteseparó una pequeñaparte del núcleo (como se observa en la inserción) y por ello la cubierta nuclear se cortó oblicuamente. En consecuencia, el hazde electrones al pasarpor el corte sólo atraviesa una de las membranas de la cubierta y no dispersa suficientes electrones para que la cubierta se observe como líneas densas (ver también el lado izquierdo de la fig. 5-4, que ilustra este asunto respecto a la membrana celular). La membranexterna de lacubiertanuclear(la más cercana al citoplasma) es semejante y está conectadaa un sistema de membranascitoplásmicas llamadas retículo endoplásmico de superficie rugosa el cual se explicará minuciosamente en el capítulo 5.
Poros nucleares El conocimiento de lasinteraccionesbioquímicas entre los compartimientos nuclear y citoplásmico de la célula indica que debehaber medios por virtud de los cuales macromoléculas de volumen importan-
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te puedan pasar entre el núcleo y el citoplasma. La vía probable es a través de abertura en la cubierta nuclear (fig. 4-5, flechasgrandes) descubiertas por ME y llamadas poros nucleares. Vistos de frente parecencirculares,peroGallcomprobó queen realidad tienen contornooctagonal. En la mayorparte de las célulaslosporosnuclearessonabundantes, condistribuciónbastanteuniformey suelen estar separados entre sí por 100 a 200 nm; en la periferia de cada poro, las membranas externa e interna de la cubiertanuclear se continúan una conotra(fig. 4-5). E1 diámetro de los poros en distintas clases de células varía de 30 a 100 nanómetros. Los cortes tangenciales delgados hechos más o menos paralelamente a la superficie del núcleo (en los cuales no pueden advertirse netamente las dos membranas de lacubiertanuclear)revelan estos porosvistos de frente(fig. 4-4, arriba). Estudiosminuciosos de los poros han comprobado que contienenestructuras bastantecomplejas quepueden separarse de lacubiertanuclearcomoentidadesdiferentes.Decada poro sobresale un conducto de brevetramodentro del núcleo de un lado ydentro del citoplasma del otro. Enel núcleo puede advertirse cromatina condensada alrededor de la periferia del conducto (figs. 4-4, arriba, C, y 4-6). En el ladocitoplásmico del poronuclear, de laregión del porosobresale un conductorodeadopor un anillo de substancia de densidad electrónica algo aumentada (fig. 4-4, arribu, A). Todo este conjunto se llama complejo de poro. Se ha planteado la interrogante de si el poro nuclear está alguna vez completamente abierto o si siempre hay un diafragma muy delgado que lo cierra como se observa en las figuras 4-4, abajo y 4-5. Que algunos poros nucleares no muestren diafragma suele interpretarse comoindicaciónno de que los poros nucleares a veces estén abiertos,sino deque los diafragmas son particularmente difíciles de fijar y a vecesfaltanporqueno se hanconservadoadecuadamente. Se dispone de datos minuciosos acerca de laestructurafina de losporos nucleares de muchas especies (véase la bibliografía). Importancia de la cubierta y los poros nucleares. Hoy parece obvio que en algunos sentidos el microambiente enel núcleo difiere delque se observa en el citoplasma. La cubiertanuclearmantiene fuera algunas cosas y otras dentro. Sin embargo, hay recambioconstante de informaciónquímicamacromolecular en ambos sentidos a través de la cubierta nuclear, y es probable que las características de permeabilidad de los diafragmas de los poros rijan qué clases de moléculas pueden pasar del núcleo al citoplasma y cuáles pueden pasar en dirección opuesta.
Fig. 4-4. Micrografías electrónicas del núcleo en interfase de un hepatocito (rata) en las cuales se advierte la cubierta nuclear con los poros nucleares en distintos planos de corte. Arriba, corte tangencia1 (perpendicular al radio del núcleo esférico, X 35 000) que desprende una zona pequeña de la cubierta nuclear como se advierte enel dibujo incluido (arriba, derecha). Adviértase el aspecto de los complejos de poro nuclear donde se observan de frente. Algunos (A) están cortados por la porción citoplásmica de modo que parecen estar en el citoplasma muy cerca de la cromatina nuclear. Otros (C) se han cortado por la región del conducto intranuclear, de modo que están rodeados por cromatina periférica. Los de un tercer grupo (B)están cortados a niveles intermedios entre A y C, y algunos estarían a nivel del diafragma que cierra el poro. Abajo, corte perpendicular a la cubierta nuclear ( X 56 000). como se advierte en el dibujo incluido. Obsérvese el aspecto de los complejos de poro nuclear cuando se cortan en este plano. Puede apreciarse el diafragma que cierra los poros. Obsérvese también cómo las membranas externa e interna de la cubierta nuclear se continúan una con otra en la periferia de los poros nucleares. (K. Miyai y J. Steiner:Exp.Molec.Pathol.: 4:525, 1965.)
NUCLEO EN INTERFASE
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Fig. 4-5. Micrografía electrónica ( X 90 000) de un corte del núcleo, perpendicular a la cubierta nuclear, en la cual se observan los complejos de poro nuclear (flechas grandes). Adviértase que las membranas externa e interna de la cubierta nuclear se continúan en la periferia de los poros nucleares. Puede observarse un diafragma delgado que se extiende a través de las aberturas de los poros. Hay un anillo de material denso (flecha pequeia sin abreviatura) alrededor del poro queseextiendeal citoplasma (C). Enel lado del núcleo (N), la cromatina (Ch) está adherida a la superficie interna de la membrana interna de la cubierta nuclear, excepto en los poros nucleares. Los ribosomas (R)se observan enla porción citoplásmica de la membrana externa y enel citoplasma. (Cortesía de V. Kalnins.)
CROMATINA El núcleoeninterfasedelser humano posee 46 cromosomas que, en las células de función más especializada del cuerpo (como las del hígado), se presentan enformasdecromosomas. En lainterfase son filiformes peroarrugados, plegados sobre sí mismos, enrollados o dispuestos de otra manera en conglomerados en su trayecto;correspondena los gránulosdecromatina tingiblesobservadoscon el MF. En otros sitios los cromosomas, claro está, son invisibles con el MF.
Cromatina condensada Con el ME, losequivalentesdelosgránulosde cromatina o las masas irregulares observadas con el MF sellaman cromatinacondensada. Se observan en tres sitios principales valiéndose de ME. En primer lugar, gran parte de la cromatina condensada seadhierea la superficie internade lacubierta nuclear y a veces se llama cromatina periférica (fig. 4-3, PC). Entreesta cromatinay el nucléolo hay agrupamientos importantes de cromatina condensada dispersos en lo que se ha llamado jugo nuclear. Gránulos obscuros grandes corresponden a las partes de cromosomas con condensación completa. Por
último,buenapartedelacromatinacondensada guarda relaciónmanifiestacon el nucléolo, por lo cualrecibe el nombrede cromatinaasociada al nucléolo (fig. 4-3, NAC).
Cromatina extendida Este término se refiere a las partes de los cromosomas s que están extendidas. Como mencionamos, esta clase de cromatina (eucromatina) es la importante en la célula en interfase, porque se considera que la información almacenada en las partes de las moléculas de DNA situadas en las porciones extendidas de los cromosomas en interfase es la única información transcrita durante la interfase para regir la síntesis proteínica en el citoplasma. Sin embargo, es difícilestudiarlacromatinaen cortes de núcleos en interfase valiéndose de ME, por varios motivos. En primer lugar, la cromatina condensada y la extendida no están netamente separadas entre sí. En cambio, como se observa en la figura 4-7, es frecuente advertirgradacionesentre la cromatinadensamentecompactayáreasrelativamente abiertas que poseen filamentos aislados. Además, los filamentos de cromatina describen curvas en todas las direcciones en el jugo nuclear, de modo que es excepcional que filamentos aislados puedan
Fig.4-6. Micrografía electrónica de un condrocito de un cartílago traqueal del pollo. El núcleo muestra regiones de cromatina condensada y extendida. Gran parte de la cromatina condensada está distribuida a lo largo de la superficie interna de la membrana nuclear, pero parte está esparcida enel núcleo en forma de islotes de cromatina; las dos clases se indican por Ch. Obsérvese que no hay cromatina condensada en los sitios de los poros nucleares (indicados por flechas, abajo, derecha y arriba, izquierda, que seiialan los poros). Un nucléolo corresponde a N . G. aparato de Golgi.(Cortesía de V. Kalnins.)
seguirse aciertadistancia enun corte; en consecuencia,sólo se observanporcionescortas de los mismos. En tercerlugar,losfilamentos son demasiado delgados para observarlos con el ME a menos que seemplee granamplificación,con lacual apenas es posible observar resolución de porciones cortas delos filamentos de cromatina(indicados por flechasagrupadas en lafig. 4-71. La forma enla cualestosfilamentosguardanrelaciónconlafibra plegada observada en cada cromosoma de cromosomas dcondensados,cuando se observancromosomas completos en metafase(fig. 3-8) con el ME es tema de investigaciónactual. H. Rishalogrado dilucidar en gran parte la estructura de la cromatina y quien desee detalles debe consultar sus publicaciones. La noción de quesólolacromatina extendida brindainformación en la interfasepara regir la
síntesis de proteínas es muy importante. Sin embarmotivopor el cual las porcionescondensadas de loscromosomas en los núcleosen interfaseno tienen esta función; la condensación de partes delos cromosomasinvariablemente guarda relación con supresión de la expresión genética enlas partescorrespondientes.Quizá el mismo mecanismo que inhibe la expresión degenes cause que el filamento de cromatina se condense. Una consideración adicional es si las partes de los cromosomas que permanecen condensadas y no dirigen la síntesisde proteínas pudieran hacerlo porque no se les exige que funcionen. Hay muchas indicaciones deque los genes ligados en lacromatina condensadadurante la interfase pueden tornarse funcionales y proporcionarinformaciónpararegir la síntesis de nuevas proteínas en caso de necesidad. Algunos tipos decélulas corporales indudablemente
go, no se ha dilucidadoel
NUCLEO EN lNTERFASE
expresan funciones hasta este momento ocultas. Por ejemplo: en determinada etapa, las células hemopoyéticasen desarrollode la serie eritrocíticarepentinamente comienzan a sintetizar hemoglobina, proteína que no es sintetizada por ninguno de sus precursores. Es posible que la expresión de nuevas funciones pudieraentrañarlaliberaciónde genes antes secuestrados en la cromatina condensada, y permitir que los filamentosdecromatinaquelosllevan se extiendan. En relación con ello, es muy interesante que la mayor parte del DNA nuclear esté empacado enunidadesglobulosasrepetidasdeaproximadamente 12 nm dediámetrollamadas nucleosomas. Con el ME en preparaciones adecuadas se presentan como cuentas en una sarta. El DNA de cada nucleosoma guarda relación con histonas en una disposici6ncompleja, y ademáscabesuponerquelos nucleosomaspuedencarecerderegionesde DNA que se transcriben activamente, lo cual sugiere que DNA en las regiones que poseen nucleosomas de alguna manera debe desenredarse para que los genes se expresen. Pasaremos a considerar cómo se originó la hipótesis deque la cromatinacondensada es genéticamente inactiva y deque la extendida es activa. Esta hipótesis está relacionada con otra generalización: todos los cromosomas de las células en interfase deben desempeñar alguna función importante, una excepción de esta regla general contribuyó a probar la teoríadequesólolacromatinaextendida rige la síntesis de proteínas.
Descubrimiento de
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los cuerpos de Barr
A mediados del siglo xX, se habíadispuestode buenosmicroscopiosfotónicosdurante casi una centuria y los microscopistas habían examinado incontables preparaciones de células de mamíferos sin haberobservadoquehabía diferencia del aspecto entre los núcleoseninterfasede las células de machosyhembrasquepermitieraprecisar el sexo animal del cual se obtenían las células. En consecuencia, pareció casi increíble cuando Barr y Bertram describieron, en 1949, cómo podían precisarse el sexo de gatos al examinar el núcleo de las neuronas encortescomunesy,ademásseñalaron que el mismo métodoeraaplicablea células nerviosas humanas. Estos autores, y sas colaboradores, investigaronotras especies y describierondistintas clases de células corporales. En breve, Moore y Barr descubrieron un método para hacer frotis de células obtenidas por raspado del revestimiento del carrillo quepermitíana los microscopistasprecisar si los núcleos poseían lo que hoy llaman cuerpos de Barr, que indican sexo femenino. Los estudiantes con inclinación a la investigación quizá deseen saber cómo se hizo este descubrimiento. Barr y Bertram estudiaban los cambios en el citoplasma de algunas células nerviosas de gatos cuando las fibras que salían de ellas eran estimuladas. Sin embargo, el núcleopálidovoluminosoenestas célulasnerviosas (fig. 4-8) ayudó a que enfocaran !a a!ención en
Fig. 4-7. Micrografía electrónica ( X 80 000) de parte del núcleo de un fibroblasto. A lo largo de la porción media de la micrografía está la cubierta nuclear, con el citoplasma por arriba y la cromatina por abajo. En la porción inferior de la cubierta nuclear puede advertirse cromatina periférica que falta enel sitio de un poro nuclear (la zona pálida a la izquierda de los pares de flechas cerca del borde derecho). Los grupos de flechas indican filamentos de cromatina cortados a poca distancia de manera longitudinal. Adviértase la transición gradual entre la cromatinaperiféricacondensada y la cromatina extendida subyacente.(Cortesía de V. Kalnins.)
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BIOLOGIA CELULAR Fig. 4-8. Microfotografías con inmersión en aceite de neuronas (del asta anterior delamédula espinal) de dos gatos. Obsérvense el aspecto pálido de los núcleos, que dependede que casi todala croy el numatinaestáextendida, cléolo destacado en ambas células. Barr y Bertram advirtieron que en las neuronas tomadas de gatos hembra (Ai había un pequeño cuerpo redondeado cerca del nucléolo; puede observarseal final de la flecha. Este cuerpo diminuto no se presenta enel núcleo delas célulastomadas de machos (B). (M. L. Barr, L. F. Bertram y H. A. Lindsay: Anat.Rec.: 107: 283, 1950.)
un cuerpo basófilo redondo pequeño en el núcleo de las células nerviosas de los primeros gatos que estudiaron, AI observarqueparecíacambiarde sitio endistintas condicionesexperimentales,aumentóelinterés. Sin embargo, solía estar cerca del nucléolo (fig. 4-8A, indicadopor laflecha). AI continuarlosexperimentos,siguieron buscando este cuerpo y se sorprendieron al advertir que no Io observaban en algunos gatos que estudiaron después (como en la fig. 4-85), en tanto que en otroseratanmanifiestocomo enlosprimeros.Desorientados, como buenos científicos que eran, acudieron a los registros cuidadosos que llevaban y descubrieron que el cuerpo diminuto se presentaba únicamente en el núcleo de las neuronas de las gatas.
Al estudiar minuciosamente otras clases de células corporales de gatasyotrashembras de mamíferos se tornópatentequepodía descubrirse un cuerpo semejante en variosotrostiposcelulares. Sin embargo, el sitiocomún de estecuerpecillo en las neuronas(cerca del nucléolo)noeracaracterístico, puesen otras clasesde células casisiempre estaba situado en la porción interna de la cubierta nuclear, como se muestra en las figuras 4-9 y 4-10. Además, se presentaba en forma de cuerpo convexo y no esférico como el observado enlas neuronas.
Cuerpos de Barr en frotis de
mucosa bucal
Paraprecisar si hay cuerposde Barr senecesita examinar un número importante de núcleos. Moore y Barr descubrieron que en lugar de tener que extir-
parfragmentos de tejido (como piel) deun individuo yhacercortes,todolo que senecesitabapara obtenernúmerocomparqtivamentegrande decélulas era rasparlas del interior de los carrillos, lo cual puede hacerse afortunadamente sin molestias valiéndose de una espátula. Las células se extienden enun portaobjetos, estesesumerge en un fijador (uno de uso corriente es éter-alcohol) y se tiñeconvioleta de credo. En estas células, el cuerpo de Barr puede identificarse como unapequeña masaobscuraconvexa y adherente a la superficie interna de la cubiertanuclear (fig. 4-9).Dado que el diámetro esde aproximadamente1 pm, se observafácilmentecon el objetivo deinmersiónen aceite en los frotis (fig. 4-10) y cortes histológicos (fig. 4-9), siempre que el plano de corte lo incluya. Sin embargo, no debe esperarse observarcuerpos de Barr en todoslosnúcleosexaminados, puesel corte quizá no esté enel planoadecuadoparaincluirlos, o laorientación inadecuada delnúcleoenun frotis puedeimpedir identificarlos, pues el cuerpo de Barr puede estar en la porción superior o inferior del núcleo aplanado y no a su lado, donde pueden identificarse más fácilmente. Además, algunos núcleos de células de varones normales muestranmasasnetasde cromatina condensadacerca dela cubiertanuclearqueguardan semejanza concuerposde Barr. En consecuencia, dado que los cuerpos de Barr no pueden identificarse en todos los núcleos que los poseen y que las masas netasde cromatinasemejantesacuerpos de Barr a vecesse observan en núcleos que no poseen
NUCLEO EN INTERFASE
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Fig. 4-9. A, dibujo con inmersión en aceite de células epiteliales (en el estrato espinoso de la epidermis) de una mujer, obtenidos, por biopsia, según se observan en un corte (hematoxilina y eosina de Harris). El cuerpo de cromatina sexual (C.S.) o de Barr está contra la superficie interna de la membrana nuclear, al igual que en la mayor parte de los tejidos. B, preparación semejante en todos los sentidos excepto que la epidermis se obtuvo de la piel de un macho. No hay cromatinasexual(cuerpo de Barr) visible.(Preparaciones de M.A. Graham y M. Barr.)
cuerpoalguno, no basta lainspecciónapresurada de células aisladas para saber si hay o no cuerpos de Barr, sino deben examinarse con cuidado aproximadamente 100 núcleos, de los cuales cabe calcular el porcentaje de célulasconestructurassemejantesa cuerpos de Barr. Los cuerpos de Barr o las estructuras semejantes a ellos pueden apreciarse (por lo menospor el observadoradiestrado) en hasta un 90 por 100 de las células de mujeres cromosómicamente normales, pero sólo en aproximadamente 10 por 100 de las células de varones normales. Carácter del cuerpo de Barr. La masa de cromatina hoy denominada cuerpo de Barr inicialmente se llamó crornatina sexual de lacélulaporlanoción equivocada dequelos dos cromosomas X de la célulaen interfaseconstituiría en conjunto una masa voluminosa de cromatina.Almejorarlosmétodos para estudiar cromosomas se comprobó que el cuerpo de Barr representaba únicamente uno de los dos cromosomas X de lascélulasfemeninas. El motivo de que sea visible enla interfase es que permanece condensado en lugar de extenderse parcialmente como el otro cromosoma X y los demás cromosomas enel núcleo.Estaobsevación fue muyimportante, porque para entonces se sabía que el DNA brindaba la información para lasíntesisde proteína enel citoplasma y, dadoquelascélulasfemeninas tienen
Cromatina Sexual
nacida
var6n Fig. 4-10 Microfotografías ( X 2 000) de célulasepiteliales de la mucosa bucal en extensiones teñidas con violeta de cresilo. En los dosnúcleossuperiores se observancuerposdeBarr. (K.L. Moore y M.L. Barr:Lancet, 2:57, 1955.)
104
BIOLOGIA CELULAR
dos cromosomas X, uno condensado y el segundo el revestimiento del útero. En esta etapa, uno de los extendido, la observación sugirió que el cromosoma doscromosomas X delas células somáticasestá X extendido era el que brindaba información transcondensadoy el otroextendido.¿Cuálde los dos portada por un cromosoma X, Y, además que SÓ- cromosomas X en una célula se convertirá en cuerlo se necesitaba un cromosoma Y para proporcionar po de Barr? depende del azar. Dado que los genes esta información. A s í , se hizo patente el motivo de de los dos cromosomas X pueden ser algo diferenque no se observen cuerpos de Barr en células mas- tes, porque un cromosoma X proviene del padre y culinas. Dado que las células masculinas sólo poseen el segundo de la madre, las células del embrión en el uncromosoma X, tienequeestarextendido(estacual el cromosoma X del padre se activa diferirán do en el cual es invisible como tal con el MF) para algo de aquellas en las cuales se activa el cromosobrindar la información que contienen sus genes. (Un ma X materno. Después que el azar ha regido qué cromosoma X guarda relación con mucho más que cromosoma será activo en una célula somática del el sexo; posee más de 50 genes que nada tienen que embrión, el activado se perpetúa como elemento acver con el sexo y son importantes en varones y mutivo en todas las generaciones ulteriores de células jeres). De lo anterior se hizo evidente que el nombre que nacen de esta célula al desarrollarse el cuerpo. de cromatina sexual no era muy adecuado para un En consecuencia, son de dos clases los distintos closolo cromosoma X condensado inactivo, por lo cual nos de células que se forman, que, con el tiempo, se aceptó en general llamar a este pequeño cuerpo poblarán el cuerpo de la mujer. En una clase con el nombre de su descubridor, y hoy se conoce siempre es activo el cromosoma X de origen paterno como cuerpo de Barr. y en la segunda siempre es activo el cromosoma X No se sabe por qué uno de los dos cromosomas X materno. Por este motivo, las mujeres normales son de las células somáticas femeninas debe extenderse mosaicos de dos clases de células. por completo en la interfase en tanto que el homóImportancia del número de cuerpos de Barr como logopermanececondensado.Sinembargo, es im- prueba del sexo. Al disponer de técnicas para análiportante seiialar que si un cromosoma X permanece sis crcmosómico de células mitósicas y estudiar con ellas diversasanomalías, se tornópatentequelos condensado en tanto que el segundo está extendido y funciona, sea cual sea lo que inhibe la expresión cuerpos de Barr no siempre comprueban que un ingenética en los cromosomas también predispone a la dividuo sea hembra. Como señalamos en el capítulo condensación de la cromatina en la región inhibida. 2, el sexo no es regido porque el individuo posea o Esta relación intima entre la inactivación de genes y no dos o más cromosomas X, sino porque posea un la condensacióndecromatina se compruebaadicromosoma Y, puesde éI depende el desarrollo de cionalmente por la observación de que si los genes los testículos (las glándulas sexuales del varón). Valiéndose de la prueba del cuerpo de Barr y del estuque pertenecen un autosoma a experimentan translocación a un cromosoma X, también son inac- dio de extensiones cromosómicas, se descubrió que tivados si el cromosoma X particular se convierte en había algunas anomalías en los cromosomas en las los cuerpos de cuerpo de Barr. También es evidente que el meca- cuales sujetos hembra no presentan Barr y otras en que sujetos masculinos los poseen. nismo que hace que la cromatina se condense también hace que todos los cromosomas X de una célu- Por ejemplo;en la anomalía llamada síndromede Turner (cap. 3) las células de la mujer sólo tienen la, excepto uno, se condensen en algunas anomalías cromosómicas (descritas en el cap. 3) en las cuales un cromosoma sexual, X. Como este cromosoma X hay número excesivo de cromosomas X en una célu- Único estaría extendido y activo, no habría cuerpos la,pertenezcaaunamujer o aunvarón. Por de Barr en las células de la mujer. En el sindrorne de ejemplo, si haydoscromosomas X enuna célula Klinefelter (cap. 3 ) un varón posee cromosomas Y en todas las células, y, además, tiene dos cromosomasculina, uno se presentará como cuerpo de Barr; si hay tres cromosomas X en una célula femenina, mas X, de los cuales sólo uno es activo y extendido dos aparecerán en forma de cuerpos de Barr; en rea- y el otro se presenta en forma de cuerpo de Barr, lidad, en las células diploides,todos los cromoso- pero por la presencia del cromosoma Y el individuo es varón. Como señalamos, en las anomalías en las mas X, exceptouno,seconvertirán encuerposde cuales hay más de dos cromosomas X en las células, Barr. X Por qué lasmujeressonmosaicos. LOS cuerpos sólo uno está extendido, de modo que cualquier Así de Barr aparecen inicialmente en las células somáti- adicional se presentacomocuerpodeBarr. cas cuando el embrión femenino tiene unas dos se- pues, de manera estricta, una prueba negativa, esto manas de edad, etapa en la cual consiste únicamente es, que demuestra que no hay cuerpos de Barr en en unos centenarel de células y se ha implantado en las células somáticas de un individuo, aunque muy
NUCLEO EN INTERFASE
útil para descubrir anomalías de los cromosomas sexuales, noes pruebaconcluyente dequeel individuo sea varón. De manera análoga, observar cuerpos de Barr en las células de un sujeto, aunque igualmente útil, noes prueba concluyente de que se trata de una mujer; sencillamente demuestra que células somáticas poseen por lo menos dos cromosomas X. La constitución cromosómica sexual completa deun individuo sólo puede precisarse al comprobar asimismo si las células somáticas poseen o no uno o más cromosomas Y; ello se efectúa por la prueba de fluorescencia del cromosoma y en células e interfase (pág. 73) o al estudiarextensiones de cromosomas en metafase como se indicó enel capítulo 3.
Significación de la cromatina condensada y extendida en el núcleo en interfase
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vas para regir la síntesis proteínicaprobablemente sean sólo las que no pueden advertirse con el MF y que están distribuidas en lo que se ha llamado jugo nuclear. Tambiénmerece la pena señalar lo siguiente: si bien algunos de los genes expresados en la cromatina extendida del núcleo de algunas clases de células especializadas pueden ser los mismos que los activos en otras clases de células tambiénespecializadas, otros genespueden diferir en expresión deun tipo de célula a otro. En consecuencia, algunos de los genesque son activos y que por ello están en la cromatina extendida de algunas clases de células pueden ser inactivos y almacenados en la cromatina condensada en otros tipos de células. La cromatina condensada observada en distintas clases de núcleos en la interfase difiere no sólo en cantidad sino también en contenido genético.
El descubrimiento de cuerpos de Barr y la adquisición de conocimientos que siguió al adveni- ¿COMO LA INFORMACION ALMACENADA EN miento de técnicas para análisis cromosómico de cé- EL DNA DE LA CROMATINA EXTENDIDA RIGE lulas mitósicas,nosóloabrieron un aspectomuy LA SINTESIS PROTEINICA EN EL CITOPLASMA? importante de la medicina actual que se refiere a las anomalías cromosómicas y sus efectos, sino también Acidoribonucleico(RNA) hicieron verosímil la hipótesis dequela cromatina que permanece condensada en la interfase en células Como se explicó en la página 40,hay dos clases de funcionales especializadas es genéticamenteinactiácidonucleico,DNAyRNA. El RNAdifiere del va, y porello sólo la cromatina extendidabrindainDNA no sólo porque el azúcar es D-ribosa, en tanto formación para la síntesis directa de proteínas en la que enel DNA es 2-desoxi-~-ribosa,sino también interfase. En consecuencia,lacondensación de cro- porque una de sus cuatro bases nitrogenadas es difematina parecía guardar intima relación con la inhirente de una de las del DNA; en lugar de tener timibición dela función degenesen los cromosomas. na como unade las bases, el RNA posee uracilo. Hay tres clases de RNA, quetienen tres papeles Si bien los datos deque sólo la cromatina extendida funciona en la célula en interfase se obtuvieron diferentes en las células; cada tipo de RNA presenta al investigarcromosomassexuales, estudios radio- forma molecular algo diferente que permite diferenautográficos de la síntesis de RNA enel núcleo de ciarlo de los demás. células especializadas han brindado datos importantes de que la cromatina extendida de los autosomas RNA mensajero es lagenéticamenteactiva.Porejemplo: en 1964, Littau y colaboradores,valiéndose de uridina triPara el alfabeto de cuatroletras A, C, T, y G, tiada paramarcar el RNAneoformado(la uridina una clave de tripleto de palabras de tres letras está es bloqueo fundamental para formación la de escritoa lo largo delos cordones de moléculas de RNA),’comprobaron que los granos sobre el núcleo DNA que se encuentran en la cromatina extendida. de células tímicas (linfocitos), en las cuales la cro- La informacióncontenida en frases de estas pamatina es principalmente de tipo condensado, esta- labras de tres letras rige cuál de los más o menos 20 bansituados casi exclusivamentesobre la pequeña aminoácidos disponibles en el citoplasma van a cantidad de cromatina extendida. De su estudio, los unirse. Además, también especifica el orden en que autores dedujeron que la cromatina condensada era se unirán para formar cadenas de polipéptidos en el prácticamenteinactivacomoplantillaparalasíncitoplasma, que en sí mismasseránmoléculas de tesisde RNA. proteínas, sencillas o se convertirán en parte de moParece irónico que la única cromatina visible con léculas de proteínas complejas formadas por muchas el MF en núcleos en interfase no sea la que brinde cadenas de polipéptidos. El primerproblemaquedeinformación para la síntesis de proteínas en estas cé- be considerarse es cómo llega a los sitios de síntesis lulas. Las partes de los filamentos de cromatina acti- proteínica enel citoplasma,lainformacibn enel
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BlOLOGlA CELULAR
DNAque especifica quéaminoácidosparticulares van a enlazarse y en qué orden. Esta información es transcritaalcitoplasmaytransportadaalmismo poruna clase deRNAllamadacon justicia R N A mensajero (rnRNA). El segundo problema es cómo la información llevada al citoplasma por mRNA actúa por virtud de dos clases adicionales de RNA. Transcripción por apareamiento de bases complementarias de RNAconmRNA. Se explicócon esquemasen las páginas 44 y 45 que para que una molécula deDNA sea duplicadaen la fase S del ciclo celular, los doscordonesdebensepararse lo suficiente(aunquenosimultáneamente en toda su longitud),comosemuestraenlafigura 2-5, para que pueda sintetizarse un nuevo cordón a lo largo de cada uno de ellos, según se aprecia en la figura 2-6. Un rasgoimportantede este apareamientode bases complementarias es que siempre que hay una A (por adenina) a lo largo de un cordón de DNA, al lado se sintetiza una T (por timina) como parte de la nueva cadena que se forma. De manera análoga, cuando hay una C (por citosina) en el cordón original, a su lado se forma una G (por guanina); asimismo, siempre que hay una C en el original, al lado se forma una A, y donde hay G, al lado se forma C. En consecuencia, los nuevos cordones son complementarios de los originales, pero las nuevas moléculas deDNAdecordóndobleque se formanson idénticas a las moléculas madre, como se explicó en la página 45. En la transcripción de información a una molécula de mRNA formada al lado de un cordón de DNA, se aplica el mismo sistema de apareamiento de bases complementarias. Sin embargo, hay dos diferencias importantes entre el pareado de bases que ocurre en la duplicación de las moléculas de DNA y el que se efectúaenlatranscripcióndeinformaciónpara formar moléculas de mRNA. En primer lugar, en la duplicacióndemoléculas de DNA debe ser leído todo el cordón de DNA para quea su ladopuedaformarseunanuevacadena completa. Dicho de otra manera, la duplicación de las moléculas de DNA exige duplicación de toda la información almacenada en las mismas. Sin embargo, delacantidadabrumadoradeinformaciónen las moléculas de DNA de todos los cromosomas sólo pocas partes pertinentes de las moléculas de DNA se transcribenalmRNAencadatipode célula; serían las partes de la molécula de DNA situadas en la cromatina extendida. Algunos de los factores que posiblemente participen para regir qué partes especiales delasmoléculasde DNAexperimentarán transcripción en las diversas clases de células en interfase (lo queclaroestá,seríaindispensablepara
quedesempeñarandistintasfunciones)seexplican en el capítulo 6. Aquí nos limitamos a señalar que la transcripción en el mRNA entraña regiones comparativamente cortas de las moléculas deRNAen los cromosomas. En segundolugar,aunqueseaplica el mismo principiodetranscripcióndelainformación por apareamientode bases complementariasenlaformación de moléculas de mRNA y en la síntesis de nuevos cordones de DNA, como señalamos, el RNA tiene unabasediferentedeotraen el DNA: posee u r d o en lugar de timina. Así pues, si bien una C en una molécula de DNA hace que se forme unaG(guanina)enuna molécula complementaria de mRNA, y una C produce G y T origina A; una A (adenina) en una molécula de DNA produce incorporación de U (uracilo) en la molécula en formación de RNA. En consecuencia, el alfabeto de cuatro letras con el cual se escriben palabras de tres letras a lo largo de una molécula de mRNA consiste en formacióndemRNA, el mecanismodeapareamiento de bases complementarias hace que se forme U en la molécula de mRNA siempre que hay A en la molécula de DNA. En consecuencia, una de las palabras de tres letras a lo largo de las moléculas de RNAposeeuna U y ninguna posee T (ver arriba, derecha en la fig. 4-11). El RNAmensajero llega alcitoplasma,posiblemente al pasar por los complejos de poros en la cubiertanuclear.Puede aislarse del citoplasmay se observa como cordones largos filamentosos con el ME; parte de uno se muestra en la figura 5-17. Las palabras de tres letras inscritas a lo largo de las moléculas de DNA se llaman codones, cada uno deloscualesdalaclavedeunaminoácidoparticular. Hay másposiblespalabrasdetresletras(codones) que aminoácidos, por lo cual hay a veces más de un codón para el mismo aminoácido. Dado que 10s codonessontranscritos al mRNAporapareamientodebasescomplementarias, el c o d h de la fiolécula de DNA para el aminoácido glicina, CCT, seria transcrito por el apareamiento de bases complementarias en el mRNA como GGA, de la siguiente manera: molécula de DNA: molécula de mRNA:
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El siguiente problema es cómo las palabras de tres letrasa lo largode la moléculademRNAlogran que los aminoácidos que representan se sumen en la sucesión adecuada para formar polipéptidos o pro-
NUCLEO EN INTERFASE
NUCLEO un cordbn de
Fig. 4-11. Esquema que muestra cómo la información cifrada en una cadena de una molécula de DNA en el núcleo (arriba, derecha) se transfiere a una cadena de mRNA que se forma al lado (arriba, derecha) y cómo esta última se separa de la molécula DNA (arriba, derecha) y se desplaza al exterior del núcleo hacia el citoplasma en dirección de un ribosoma (abajo, izquierda). En este caso, el cordón de mRNA está rodeado por un fondo común de aminoácidos. cada uno de los cuales es identificado por una palabra clave particular de tres letras de tRNA: la valina es identificada por ACA, la lisina por UUU, la glicina por CCU, la fenilalanina por AAA y la prolina por GGC. La primera palabra clave de tres letras inscrita a !o largo del cordón de mRNA (abajo, izquierda) se adapta a ACA, de modo que la valina es la primera en ser seleccionada por el mRNA. La siguiente palabra clave de tres la valina. La siguientepalabraseleccionaglicina,que se letrasselecciona UUU, demodoqueseafiadelisinaa afiade a la cadena proteínica. El esquema muestra que la fenilalanina y la prolina se añadirán en seguida (abajo, derecha) y que los tRNA que identificaronvalina y lisina (abajo, izquierda), despuésde haberactuado, sehan separado del mRNA y de los aminoácidosqueidentificaron.
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teínas particulares. El eslabonamiento de las moléculas apropiadas de aminoácidos ocurre en los ribosomas.
Ribosomas y RNA ribosómico (rRNA) Los ribosomas son pequeños cuerpos de ribonucleoproteína densos a los electrones, con aproximadamente 20 a 22 nm de diámetro, aunque no tienen forma totalmente esférica (fig. 5-17). El componente de ácido nucleic0 es una segunda clase de RNA que se llama RNA ribosómico (rRNA). El precursor de este rRNA es sintetizado en el nucléolo. Los ribosomas,organitoscitoplásmicos,sonmásabundantes en el sitio de síntesis activa de proteínas. Cada ribosomaseformaapartirdedos subunidades de ribonucleoproteína, i n a grande y otra pequeña (fig. 5-24). Los ribosomasactúancomolugares esenciales donde los aminoácidos pueden enlazarse en el orden prescrito por la sucesión de codones en las moléculas de mRNA, que se desplazan a lo largo en relación con los ribosomas en el citoplasma. Sin embargo, para que ello ocurra se necesita la ayuda de una tercera clase de RNA, que se llama R N A de transferencia.
RNA de transferencia (tRNA) El RNAmensajero,comoexplicamos, lleva una hilera de palabras cifradas que especifican diferentes aminoácidosenunordendeterminadodemodo que, cuando se han enlazado en la sucesión prescrita, forman una molécula específica de polipéptido o proteína. Los ribosomas brindan la maquinaria por la cual puede ocurrir lo anterior. Sin embargo, cabe preguntarse cómo reconocen las moléculas de aminoácidos las palabras clave que les son específicas. El reconocimiento se logra por virtud de un intermediario, que es un RNA de la tercera clase, llamado con justicia R N A de transferencia ( t R N A ) . Las moléculas de tRNA poseen forma característica con dos brazos netos; uno de ellos reconoce específicamenteyseuneaunaminoácidodado.Por ejemplo; en la figura 4-11, un brazo de una molécula de tRNA que posee glicina (que se muestra como espiral en el esquema) se une a una molécula de glicina que acaba de incorporarse en la cadena polipéptida. El otro brazo de la molécula de tRNA posee una palabra clave particular de tres letras (formada a partir del alfabeto de A, C, G y U del RNA) que por apareamiento de bases complementarias reconocerá y se unirá específicamente a la palabra de tres letras complementarias (codón) en los sitios donde
se presenta a lo largo de la molécula de RNA. ComoestapalabraclaveenlamoléculadetRNA es complementaria en sucesión del codón que especificael aminoácido particular, a menudo se llama la parte de anticod6n de la molécula. Por ejemplo: el codón que especifica glicina en una molécula de RNA es GGA (fig. 4-11), que se aparea específicamente con la sucesión de anticodón CCU en la molécula de tRNA que posee glicina (fig. 4-11). Esta clase particulardemoléculasdetRNA tendría,claroestá,una molécula de glicina unida en el otro brazo, como se muestra en la figura 4-11. Cada clase de tRNA que especifica un aminoácido dado tendría su propio sitio de unión característico para el aminoácido y su sucesión particular de anticodón para reconocer el codón adecuado en el mRNA. Síntesis proteínica
Cómo se arman las cadenas de polipéptidos En primer lugar, una molécula de mRNA sale del núcleo y llega al citoplasma, donde hay ribosomas y un fondo común de moléculas de los veintitantos aminoácidos. Cada clase de molécula de aminoácido puede unirse a un brazo de su propia clase de molécula de tRNA, como antes explicamos; el otro brazo de la molécula de tRNA lleva la sucesión de anticodón por virtud de la cual tiene la facultad de aparearse de manera complementaria con el codón de tres letras de mRNA que especifica el aminoácido particular. Al moverse la molécula de mRNA en relación con el ribosoma, los diversos aminoácidos especificados por las palabras clave en su trayecto se unen en el orden adecuado y se eslabonan entre sí para formar lo que se convertirá en una cadena polipéptida, como se observa en la figura 4-11. La molécula de tRNA que lleva la molécula de aminoácidos se separa de ella y, más o menossimultáneamente, la moléculadetRNAseseparadelcodón sobre el mRNA al cual estaba apareada. Después, recircula la molécula de tRNA, pues está disponible para recombinarse con la misma clase de aminoácido y ser usada de nuevo. Cuando un mRNA particular llega al citoplasma, ocurre inmediatamente síntesis de proteínas. Es interesante que ello es aplicable incluso para proteínas inadecuadas cuya formación se produce por medios artificiales.Porejemplo;si el mRNAquetiene la clave para la globina de la hemoglobina de conejo o un componente polipeptidico particular del veneno de abeja se inyecta en células de otras especies que no suelensintetizarestosproductos(porejemplo, ovocitos de rana), se sintetizan la proteína o el po-
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cuada para que ocurran eficazmente los fenómenos de la digestión enel intestino, lo cual no tiene gran relacióncon las necesidadesdirectas de las células secretorias mismas. Así pues, cualquier aumento de la necesidad de una proteína dada tiene que ser señalado de alguna manera al medio inmediato de las células que reaccionarán y producirán más proteína. Desde el medio inmediato de la célula este mensaje debe ser transferidopor algún mecanismo através del citoplasma dela célula que reaccionapormeSíntesis de RNA y proteínas en los tejidos dios químicos al núcleo y llega alos genesque La síntesis de RNA en las células somáticas puede tienen la clave en mRNA particular necesario para estudiarse al inyectar en animales uridina marcada sintetizar la proteína. No se conoce bien la forma en las cuales los genes con tritio (un precursor específico del RNA) y efectuar en seguida radioautografía.Demaneraanálose activan o inactivan.Debenconsiderarsedosasga, la síntesis de proteínas puede vigilarse al inyec- pectos: En primer lugar, en células funcionales espetaraminoácidosadecuadosmarcadoscontritio y cializadas la actividad de cada gen expresado debe preparartejidospararadioautografía. En esta obra ser regulada pormecanismos que puedan asegurar se dan varios ejemplos de cómo la síntesis de proteí- quela cronología y el índice de funciónseanadenas particulares ha sido estudiada valiéndose de ra- cuados para las necesidades del cuerpo considerado dioautografía, y al hablar de losribosomascomo globalmente. Se tienen muchosdatosacerca de cóorganitoscitoplásmicos enel capítulo 5 explicare- mo se logra lo anterior, por lo menos en algunos camos detalles adicionales sobre la síntesis de proteí- sos. El segundo aspecto es más difícil de explicar. Se refiere a cómo y por qué los distintos genes se ponen nas. en marcha para hacer que se desarrollen las diversas clases de células corporales, y después permanezcan con los mismos genes en marcha (o detenidos) en la Regulación de la síntesis de proteínas descendencia, de modo que persista enel cuerpo Estos La velocidad de síntesisproteínica en las células una gama de las distintasfamiliascelulares. varía con las circunstancias cambiantes en relación temas se explican enel capitula 6; aquídescribireconnecesidadesvariables del organismo en cuanto mos el nucléolo y la formación del RNA ribosómia crecimiento y función. Como la síntesis de proteí- cos a partir de moléculas precursoras sintetizadas en nas en las células es regida por genes, una forma de este organito. controlar la síntesis de proteínas específicas sería reNUCLEOLO gularlacantidad de mRNA sintetizado por los genesquetienenla claveparaformarlo.Cuando se necesita aumentar la síntesis de una proteína deter- Aspecto de los nucléolos con el MF minada, elgenque rige la síntesis de esa proteína debehacer unade dos cosas; se torna más activo En cortes teñidos conhematoxilinayeosinalos que antes o permaneceactivomayortiempo. A la nucléolos se observanfácilmente en núcleosmoinversa, cuando hay menor necesidad de síntesis de deradamentevoluminososconcromatinabien disuna proteína .dada, el gen que participa debe tornar- persa(figs. 4-1 y 4-2A). Sin embargo, suelen estar se menos activo o serlo más breve tiempo. En con- ocultos en núcleosmáspequeños que tienen abunsecuencia, se considera que hay alguna clase de me- dante cromatina condensada, pues dentro del grosor canismo que"pone en marcha" (activa) o "detiene" deun cortecorrienteéste puede pasarporarriba, (inactiva) los genes para adecuar la síntesis de pro- abajo, o cada lado del nucléolo. Sin embargo, aunque teínas específicas a las necesidades. losnucléolos nopueden observarsecon el MF en Como los genes están circunscritos a la cromatina cortescon H y E de algunascélulas, se observan dentro del núcleo, no están en contacto directo con en cortesultradelgadosexaminadoscon ME. el medio extracelular. Sin embargo, la necesidad de Cyando se observan en cortescon H y E, los síntesis de proteínas suele nacer en cualquier'sitio nucleolos son intensamente basófilos. Como el RNA del cuerpo y no en las células que sintetizan estos de los ribosomas es sintetizado en los nucléolos, puelementos.Porejemplo: las células secretorias del dieraconsiderarse que labasofilia de estasformapáncreas deben sintetizar enzimas en cantidad adeciones depende del rRNA. Pero, si los cortes se tra-
lipéptido especificados por el mRNAparticularinyectado(Lane). Las moléculas de mRNA siguen rigiendo la síntesis proteínica hasta que experimentan degradación; diferentes mRNA parecen tener distinta duración de la vida,yalgunos persisten lapsos importantes,porejemplo, en algunas células que han perdido el núcleo.
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Dimensiones Es interesante el descubrimiento de que el total de substancia nucleolar en células de Purkinje del sistema nervioso siempre es semejante, haya uno o más deunnucléoloen el núcleo (Shea). En consecuencia, cuanto mayor sea el número de nucléolos que se observan, tanto menores serán. Sin embargo, si bien el totaldesubstancianucleolarde las células de la misma clase y en aproximadamente el mismo estadodefunciónprobablemente seasemejante, muchosdatosindicanque los nucléolostiendena ser más voluminosos que lo normal en células que participan activamente en la síntesis proteínica. Las células de cánceresdecrecimiento rápido,en las cualesla síntesis proteínicapara el crecimiento es muy activa, a menudo muestran nucléolos muy voluminosos (fig. 4-16, úngulo superiorizquierdo).
Organizadores nucleolares y función del nucléolo
Fig. 4-12. Microfotografías con inmersión en aceite de dos cortes de hígado, teiiidos con H y E. El corte superior (A) fue tratado conRNAasa antes deteñirlo, y el inferior (B) conDNAasa. Adviértase quelosnucléolosaún seobservan enel número en (A), aunquesehaeliminado el RNA.Que el aspecto de los nucléolos en (A) dependede DNA es indicado porque setiñen débilmente al eliminar la cromatina relacionada con nucléolos por la DNAasa,como se observa en (B). (Cortesía de R. Daoust.)
tan con DNAasa (desoxirribonucleasa) y después se tiñen, la mayor parte de la basofilia nucleolar desaparece (fig. 4-12B). Además, después del tratamientoconRNAasapermanece casi todalabasofilia (fig.4-12A). En consecuencia, la basofiliaquede otra manera pudiera atribuirse a los nucléolos mismosdependedelacromatinanuclearcondensada alrededor de ellos, por lo cual se llama cromatina relacionada o asociada con nucléolos (fig. 4-3, NAC).
El nucléolo es el sitio donde se sintetiza el RNA de los ribosomas. El RNAmensajero(mRNA) es sintetizado a lo largo ¿e moléculas de DNA de la cromatinaextendida. El RNAribosómico(rRNA) también es sintetizadoalolargodemoléculasde RNA de la cromatina extendida, pero sólo junto a las partes de algunos cromosomas que están dentro delasubstancia del nucléolo. Las regiones de los cromosomas que efectúan esta función se llama orga nizadoresnucleolares, probablemente porque cuando se forman nuevos nucléolos en células después de la mitosis, ello ocurre en relación con los organizadores. Los cromosomasquepuedenteneresta función son los pares 13, 14, 15, 21 y 22. Estos cromosomas, como seííalamos en el capítulo 3, son los que poseen satélites. El hecho de que varios cromosomas posean organizadores nucleolares explica que a veces haya varios nucléolos en el mismo núcleo. Sin embargo, los nucléolos tienden a fusionarse y convertirse en cuerPO Único.Un solo nucléolo voluminoso resulta de que varios organizadores nucleolares de los cromosomasconsatélitesestánmuy cerca mutuamente cuando transcriben para rRNA, de modo que el rRNA formadoenrelacióncondistintoscromosomasse hace confluente. Síntesis de rRNA en el nucléolo Lo que se observa con el ME en las distintas partes del nucléolo es más fácil de interpretar si en éste se describe primero la síntesis de mRNA.
Genes nucleolares. Al hablar de la clave de tripletas,describimos un gen (en realidad, sólo un tipo de gen,llamado gen estructural) que forma parte de una molécula de DNA que tiene lainformación dela sucesión de aminoácidos deun polipéptido o una proteína dados. Explicamos cómo la clave de este gen es transcrito en el mRNA y cómo cuando este último pasa al citoplasma rige el enlace, enel ordenadecuado, de los aminoácidosespecificadosporlaclave.Dado que se sintetizan diversas clases de proteínas en diferentes células, éstas producen asimismo distintas variantes de mRNA. Sin embargo, se considera que el rRNA de los ribosomas tiene composiciónidéntica en todas las clases de células corporales, sean cuales sean las proteínas que sintetizan. Su papel en la síntesis proteínica, a diferencia del mRNA, es inespecífico. En consecuencia, debe haber segmentos de moléculas de DNA en toda célula corporal que posean exactamentelamismaclave, de los cuales depende que a s u lado se transcriba rRNA. Estos segmentos no intervienen en la transcripción de mRNA que rige la síntesis de polipéptidos particulares y, en consecuencia,no se adaptanalanocióncorriente de gen estructural; sin embargo, como transcriben RNA,representan un tipo degen estructuraly se llaman genes nucleolares. Estándistribuidosrepetidamente a lo largo del DNA de la cromatina extendidade laspartes de los cromosomas que corresponden a las constricciones secundarias de los cromosomas con satélites en metafase. En el nucléolo,lasmoléculas de rRNAsintetizadas a lo largo de los genes nucleolares experimentan determinados cambios necesarios para la incorporaciónulterior del rRNA en los ribosomas. En estos cambios, las primeras unidades formadas(moléculas) de rRNA se desdoblan en varias clases de subunidades,comoexplicaremos. Las unidadesde rRNA y sus subunidades se designan en términos del coeficiente de sedimentación estimado por centrifugación, en unidades Svedberg (S). (Estecoeficiente guardarelacióncon el pesomolecular.) El rRNA formado inicialmente a lo largo del trayecto de los organizadores nucleolares posee coeficiente de sedimentación de 45s y, por ser la clase más voluminosa demostrable de molécula de rRNA en el nucléolo, se considera el precursor a partir del cual se forman todas las subunidades de rRNA como explicaremos más adelante. Sin embargo, en primer lugar describiremoscómo se demostró en el ME electrónico la formación del precursor 45s de las moléculas de rRNA a lo largo de los genes nucleolares. Estudios con ME sobre laformación de rRNA. LOSovocitos de anfibios poseen algunas característi-
cas que los hacen particularmenteadecuadospara estudiar la síntesis de rRNA con ME; la principal es queposeen muchosnucléolosextracromosómicos (no unidos a cromosomas) que contienen abundantes copias de los genes nucleolares. A partir de estos nucléolosaislados,Miller y Beattie pudieron obtener micrografías electrónicas notables de cadenas de DNA que contenían los genesquetienenla clave del rRNA (fig. 4-13). Muestran el precursor 45s de las moléculas de rRNA que se forman al lado de "oración" que contienenlainformación del rRNA, repetidas en estasregionesparticulares de DNA. Cada "oración" que tiene la clave del rRNA está separada de la siguiente por un segmento inactivo de DNA. La micrografía(fig.4-13)muestramuchas moléculas de rRNA en forma de precursor 45s que se están sintetizandosimultáneamente en cada una de las muchas oraciones que tienen la clave del rRNAescritasa lo largo de lacadena de DNA. La síntesis de moléculas de rRNA, como se observa en la micrografíaelectrónica, casi ha llegado a s u fin enun extremo de cada frase y está comenzando en el otro, lo cual explica que cada oración del DNA, junto con el rRNA formado a partir de ella, tenga aspecto semejante a un á r b d de navidad (fig. 4-13). Varias oraciones a lo largo de una tira de DNA, cada una de las cuales contienelaclave de muchas moléculas de precursor rRNA, parecen una serie de árboles de navidad dispuestos de modo terminoterminal, de manera que laparte del tronco que no tiene ramas de cada uno (que representa DNA que no se transcribe)tocalapunta del siguiente (fig. 4-13). La porción ramificada del tronco de cada árbol contendría la porción de una cadena de DNA que tiene la información del rRNA, y las ramas de cadaárbolconsistirían en tramos de longitudcreciente del rRNA que se sintetiza. Incorporación de subunidades de rRNA en los ribosomas. Cada ribosoma puede separarse fácilmente en dos subunidadesribosómicas. La primera sellama subunidad 60s o grandes (correspondiente a peso molecular de casi tresmillones) y lasegundasubunidad 40s o pequeiia (que corresponde a peso molecular de un poco más de un millón). Cada una de estas subunidades contiene proteína al igual que rRNA. En lo que se refiere al rRNA mismo, la subunidad grande (60s) probablementecontenga hasta tres clasesde rRNA (con coeficientes de sedimentación de 28S, 7s y 5S, respectivamente), en tantoquelasubunidad pequeAa (40s) contiene rRNA 185. Las moléculas precursoras derRNA 45s de las dos clases de subunidades son producidasenelnucléolo, pero los productos deldesdoblamiento se incorporan en subunidades ribosómicas en el citoplasma.
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Fig. 4-13. Micrografía electrónica ( X 25 OOo); de los genes nucleolares aisladas de un ovocito de la salamandra manchada, Triturus viridescens. Consúltense descripción y explicación enel texto. (Cortesía de O. Miller, Jr. y B. Beatty.)
Las etapas que participan desde la síntesis inicial de rRNA 45s hasta que por último se incorpora rRNA en lassubunidadesribosómicasson complejas.Apartir del rRNA precursor (45s) sintetizado a lo largo de los genesnucleolares, se separansegmentos de manera gradual y son estas moléculas acortadas de rRNA las que se Incorporan. Junio con proleinas, en las subunldades de los ribosomas en el citoplasma. En primer lugar, se separaunsegmentopequeño (5s)dela molécula precursora de rRNA 45s; después, la porción 41s restante se desdobla en dos segmentos, 32s y 20s; el segmento 32s representa la molécula precursora del com-
ponente de rRNA 28s de la subunidad grande del ribosoma, en tanto que la porción 20s corresponde al precursor del rRNA 18s de la subunidad pequeña. Las segmentos 5s y 7s de rRNA tambiénformadospordesdoblamiento del rRNA probablementese incorporen junto con el rRNA 28s en la subunidad grande de los ribosomas.
Las proteínas guardan relación con el rRNA 45s poco después de ser sintetizado. Después, rRNA 45s experimenta desdoblamiento y los productos de desdoblamiento del mismo junto con las proteínas
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se acumulan el en núcleo. Las partículas de ribonucleoproteína que contiene rRNA 32s y proteína tienden aacumularse enel nucléoloantes de pasar al citoplasma. Se discute cómo las nucleoproteínas llegan al citoplasma, pero se acepta, en general, que debe ser por los porosnucleares.
Estructura fina del nucléolo Con el ME, los nucléolos de distintas clases de células presentan diversos aspectos, de modo que necesitan estudiarse muchos tipos celulares para comprender la estructurabásica de esteorganito, ComenzaremospordescribirlaestructuracaracteFig. 4-14. Micrografíaelectrónica
( X 26 OOO) de parte del núcleo deun
ovocito de raton (en la profase dela meiosis).Adviértanse el aspecto de esponja del nucléolo enel corte ultradelgado.Consiste en material obscuro (a) y losintersticiosestánocupados por material pálido (b). En el texto se explican los anillos de material obscuro (c) y los centros de material menos denso(d).Tambiénseobservan la cubiertanuclear(NE) y lacromatina asociada con nucléolos (NAC). (Cortesía de L. Chouinard.)
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rística del nucléolo segúnse observa en un corte ultradelgado del ovocito de ratón, como se aprecia en la figura 4-14. El primer dato que se aprecia es que el cuerpo redondeadohomogéneoobservadocon el MF(fig. 4-1) no es una masa sólida sino una red de material electrónicamente denso (fig.4-14a) en libertad(sin membrana circundante) en el núcleo. En los intersticios de esta red hay substancia pálida (fig.4-14b) que corresponde al jugo nuclear, que se presenta en forma de islotespequeñoseirregularesrodeados por material obscuro. Forma del material obscuro y sus dos componentes. No todos los estudios con MF indicaban que el
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BlOLOGlA CELULAR Fig. 4-15. Micrografía electrónica ( X 22 000) de un núcleo en interfasede Allium cepa (cebolla) los que muestra adecuadamente centros fibrilares; lasflechas señalan cuatro. Los centros fibrilares contienen varios cuerpos electrodensos que parecen ser cortes del filamento de cromatina de la porción organizadora nucleolar densidad de un cromosoma. La electrónica de estas formaciones es semejante a la de la cromatina que se observa como material obscuro esparcidoalrededor del nucléolo. La organización del material fibrilar y granuloso en esta clase de nucléolodifierede la observada enel nucléoloque se muestra en la figura 4-14, yaque el material granuloso (gr) estásituado enla periferia hacia y el centro del El nucléolo,yalgoentreambos. componente fibrilar (Fr) está dispuesto en placas relacionadas con los centros fibrilares. (Cortesía de L. Chouinard.)
nucléolo fuese sólido; valiéndose de técnicas especiales parecía contener algo con la forma deun cordón arrugado que se llamónucleonema (gr.nema, filamento). Cuando el ME descubrió una red de material obscuro enel nucléolo, se supuso que correspondíaalfilamentoarrugado.Sin embargo, si el materialobscuro estuviese en forma de un cordón arrugado,loscortes del mismoestaríanrodeados por material pálido, pero se aplica lo opuesto pues, como señalamos, esel material pálido (fig. 4-14b) el que se presenta en forma de islotes dentro del materialobscuro(fig.4-14a). En consecuencia,cabesuponer que el material obscuro forma una especie de esponja en la cual el material pálido ocupa los espacios. En consecuencia, si hayalgo quepudiera llamarse nucleolonema, estaría representado no por la red de material obscuro observada en los cortes para ME, sino por algo menos denso enrollado dentro del materialobscuro. Partegranulosa.Como se observa en la figura 4-14, granparte del material en la red obscura(la porciónmarcada a) tiene aspectogranuloso;por ello se llamapartegranulosa. La granulosidad dependede partículasacumuladas de ribonucleoproteínas que contienen el rRNA 32s que se convierte enel rRNA 28s de lassubunidadesgrandes de los ribosomas. Las partículas de ribonucleoproteína
probablemente salen del nucléolo desde la periferia del material granuloso, donde limita con el jugo nuclear (fig. 4-14b) que rodea al nucléolo y lo ocupa. Partefibrosa. El segundo componente del materialobscuroconsiste en filamentosdensos al paso de los electrones, muy delicados (que poseen abundante rRNA) agrupados en forma compacta. Chouinard ha comprobado que estos filamentos (fig. 4-14c) están dispuestos en conglomerados alrededor de centros de substancia menos densa (fig. 4-14d), Ilamados centros fibrilares. Se considera queel materialfilamentosodenso, que en loscortessemeja anillos(fig.4-14c) y que rodeaaestoscentros, corresponde(por lo menos en parte) al rRNA 45s recién sintetizado a lo largo de losgenesnucleolares. El materialgranuloso en laperiferia de los anillos probablemente resulte de que las proteínas se relacionancon el rRNA y cambian de configuración, formando partículas que remedan los gránulos de la partegranulosa. En consecuencia, el límite entre la parte fibrosa y la granulosa no es neto; es una zona de transición donde el material fibrilar está transformándose en material granuloso. Centros fibrilares. Son las regiones menos densas (fig. 4-14d) rodeadas por anillos gruesos de material fibrilardenso(fig.4-14c). Los centrosfibrilaresredondeadoscorresponden acortestransversales (o
NUCLEO EN INTERFASE
algo oblicuos) que pasan cordones de un material de densidad electrónica moderada (indicados por flechas en lafig. 4-15). Poseenfilamentos electrodensos de cromatina,como puede advertirse en la figura 4-15, dondelacromatina en loscentros de los cordones tiene aproximadamente la misma densidadelectrónica que lacromatinaextranuclear. Además, despuésde tratamientoconDNAasa, ni los centros fibrilares ni la cromatina nuclear presentan la misma densidad electrónica. Ello apoya la noción dequeel DNA del organizadornucleolar,a partir del cual se transcribe rRNA, se enrolla (quizá con otros componentes) a través de los centros fibrilares del nucléoloy de laclave ensu trayectoal rRNA 45S, que se formacomounavainacircundante de materialfibrilarelectrodenso.Dicho de otra manera, parece que los filamentos de cromatina en los centrosfibrilaressonequivalentesa los troncos de los "árboles de navidad"observados en la figura 4-13y que lasramas de estosárboles se convierten en el material fibrilar obscuro (fig. 4-14c) que rodea a los centros. Componente pálido del nucléolo. Las áreaspálidas del nucléolo se presentan principalmente en forma de islotes,peroalrededor de laperiferia del nucléolo suelen continuarse con el jugo nuclear (fig. 4-14). En consecuencia, se duda que el componente pálidodebaconsiderarseparte del nucléolo, o sencillamente como regiones del jugo nuclear (que explicaremos) quese incorporan como resultado de la fusión local de varias regiones de los componentes obscuros al desarrollarse la porción "esponjosa" del nucléolo. La manera en que se forma un nucléolo puede estudiarse siguiéndolodurante lamitosis.
Conducta de los componentes estructurales del nucléolo durante la mitosis Se han obtenido algunos datos sobre el significado funcional de los diversos componentes estructurales del nucléolo valiéndose de estudios desu conducto durante la mitosis. El nucléolo, como entidad organizada, suele desaparecer en una etapa avanzada de la profase y se forma de nuevo enel núcleo de las células hijas al final de la telofase. Ello ocurre en intima relación con una región específica, la regiónorganizadora nucleolar, en loscromosomas consatélites. En la profase avanzada, la cromatina intranucleolar comienza a condensarse y el material fibrilar y granuloso del nucléolo se dispersa en el jugo nuclear circundante. Desde la profase temprana hasta mitad de la telofase el nucléolo está formado únicamentepor la cromatina de losorganizadores nucleolares, pero ésta gradualmente se extiende y a
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Fig. 4-16.Microfotografíacongranaumentodepartede un tumor maligno. Las células en la porción superior izquierda estaban vivas y en crecimiento (adviértanse los nucléolos voluminosos) al tomar la muestra,pero lasdel ladoderecho ya habían muerto y, en consecuencia, el núcleohabíaexperimentado cambios que indican muerte celular. Algunos núcleos se han convertido en cuerposredondeados que se tifiende obscuro (P), fenómeno llamado picnosis. Otros núcleos sehan fragmentado (Kr), lo que se llama cariorrexis. Las zonas de tejido donde las células muerenen vida del sujeto se llamannecróticas. Véase también cariólisis (fig. 4-17).
su alrededor se deposita de nuevomaterialfibrilar denso (partefibrosa). El crecimientoulterior del nucléolo en la telofase avanzada depende de aumento de la cantidad de material fibrilar y también de que se añade más material granuloso periféricamente (parte granulosa). Para el final dela telofase, el nucléolomuestratodosloscaracteres de nucléolo maduro en interfase. En consecuencia, la cromatina que contiene el DNA que cifra el rRNA en los organizadores nucleolares es el Único componente del nucléolo que muestracontinuidad deuna generación celular a la siguiente.
JUGO NUCLEAR Hemos explicado tres de los componentes principales del núcleo; esto es: I) cubierta nuclear, 2) cromatina y cromosomas y 3) nucléolo.Aquímen-
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BIOLOGIA CELULAR
Fig. 4-17. Microfotografías con mediano aumento de cortes del páncreas obtenidos de ratas unas horas después de haber recibido aloxano, agente que destruye muchas de las células de los islotes de Langerhans. A , pueden observarse los núcleos de las células enel islote; hay algunos ejemplos de picnosis. B, casi todos los núcleos han experimentadodisolución, lo cualilustra la cariólisis.
cionaremos brevemente el cuarto componente, el ju-
hablan decélulas"muertas"en un corte,no serefieren a ellas sino a las que ya habían muerto cuannació enlos tiempos del microscopio fotónico para do el cuerpoestabavivo. denotar el contenido de laszonasaparentemente Pueden observarse células muertas enel cuerpo vacías en el núcleo, mucho antes que se comprobara viviente por dos motivos principales. En primer luque la cromatina extendida está en suspensión en es- gar, en algunostejidos es normalquelascélulas tosespaciosdurantelainterfaseybrindalainformueran y sean substituidas porotras;elloocurre, macióngenética que posee. por ejemplo, en la capa externa de la piel. De maneEl jugonuclear es unasoluciónproteínica co- ra análoga,algunos delos leucocitos tienen vida loidal que setiñemal para estudios con ME y muy breve y mueren dentro del cuerpo. En consecuencia, poco, si acaso, con H y E. Brinda un medio para la en los tejidosextraídos del cuerpo sano es normal muertecedifusiónrápidademetabolitos y para el movimiento observarcambios nuclearesqueindican de ribonucleoproteínaribosómica,mRNA y tRNA lular en sitiosdonde es normal que las células sucumban. En segundo lugar, puede haber cCIulas hacialosporosnucleares. muertas como resultado de enfermedades; por ejemCAMBIOS NUCLEARES QUE INDICAN plo: una arteria queriega una región particular de MUERTE CELULAR tejidos puede ocluirsepor un estadopatolbgico, y las células del territorio correspondiente pueden moEstá por demás decir que, enun corte histológico rir por falta de oxígeno y nutrimentos. En estas zode material fijado, todaslas célulasestánmuertas. nas, el nucléolo de las células muestra cambios Sin embargo,cuando el histólogo o el patólcgo característicos queindican muerte;verbigracia: los
go nuclear o savia nuclear (fig. 4-1). Este nombre
NUCLEO EN INTERFASE
cánceres de crecimientorápido suelen poseerzonas centrales de tejido muerto (zonas necróticas, de nekros, cadáver) debido a que el riego sanguíneo de la porción central de la masa voluminosa de células se vuelven insuficientes. Las células muertas deuna región de esta indole pueden observarse en la figura 4-16. Aunquetambién haycambioscitoplásmicos en las célulasmuertas, la indicación más concluyente de muerte se observa enel aspecto del núcleo. Los cambios nucleares que indican muerte celular son de tres clasesgenerales. El más frecuente se llama picnosis (gr. condensación), y ocasiona contracción del material nuclear en una masa homogénea que se tiñede obscuro(hipercromática)(fig.4-16P). Es importante que el estudiante aprenda a no confundir el núcleo picnótico con el que posee abundante cromatinacondensada o conuna imagen mitósicafijada inadecuadamente.Cuando hay dificultades en este sentido,convieneexaminarasimismo el citoplasma de la célula, pues, si está muerta, también suele presentar aspecto anormal, como se observa en la figura 4-16. A menudo carece de detalles y generalmentetiene aspecto”turbio”;además, quizá seadifícil diferenciar las células como entidades separadas, como ocurre en la porción central de la figura 4-16. En otroscasos,lamuertecelularsemanifiesta porque el núcleo se disgrega en fragmentos, cambio llamado cariorrexis (gr. karion rhexis, rotura). En consecuencia, enlugarde contraste, los núcleos pueden desaparecer porcompleto(fig.4-16,Kr), con formación última de fragmentostandiminutos de materialnuclear que a vecesse llaman”polvo nuclear”. El terceraspecto que presenta los núcleos en células muertas o moribundas es el de disolución, esta clase de cambio nuclear, ilustrada en la figura 4-17B, sellama cariólisis, (gr. lysis, disolución).
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BIOLOGIA CELULAR
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Citoplasma y organitos citoplásmicos ~
Aunque el núcleo, al sintetizar moléculas específicas de mRNA, rige la clase de trabajo que hará una célula, las diversas funciones especializadas de la célula en interfasesonefectuadaspor el citoplasma. La ejecución de trabajo exige energía, que se obtiene, en última instancia, de la oxidación de alimentos en el citoplasma.Para que ocurra lo anterior, el citoplasmadebeabsorbernutrimentos y oxígenono del medio que lo rodea. Los nutrimentos llegan a la corriente sanguínea desde el intestino, donde la comida ingerida se desdobla en sus componentes básicos, que se absorben hacia la sangre. El oxígeno llega a la sangre del aire de los pulmones, donde es renovado repetidamente por l o s movimientos respiratorios. Sin embargo, la mayor parte de las células corporalesnoestándirectamenteallado de capilares sanguíneos, sino están separados de los mismos por
Fig. 5-1. Esquemadelasvías por Iascuales los alimentos y el oxígeno en los capilares sanguíneos llegan a lascélulasno adyacentes a capilares; tambiénse muestra cómo los productos de desecho del metabolismo celular se desplazan en dirección opuesta. Lasdosvíasdependen de ladifusión de substancias a través del líquidotisularque baña la substancia intercelular entre capilares y células.
substancias intercelulares, bañadas en líquido tisular por el cual difunden nutrimentos y oxígeno para Ilegaralas células (fig. 5-1). Los productos dedesecho, claro está, difunden en dirección opuesta. Por esta disposición, el límite del citoplasma de cada célula tiene acceso constante a los nutriinentos que actúan comocombustibleparalaoxidación o como bloques fundamentales para la síntesis de substancia celular nueva o de algún producto de secreción del citoplasma. Nos referiremos a los diversos componentes del citoplasma, los más importantes de los cuales se llaman organitos.
ORGANITOS DEL CITOPLASMA Una parte determinada del cuerpo que desempeña una función especial se llama Órgano. Pulmones,
Sangre en un capilar
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BIOLOGlA CELULAR
hígado,riñones, porejemplo, tienen estructura especializadaque les permite desempeñar un papel específico en el organismo. De manera análoga, hay formacionesespecíficas enel citoplasmacuya estructuraparticular les permite desempeñaralguna función específica necesaria para el metabolismo de la célula, por lo cual se llaman organitos. Como explicaremos, la mayorparte delos organitoscitoplásmicossonestructurasmembranosas. Fue necesario el advenimiento de losmétodos de labiologíacelularactualparadilucidarcarácter, función y distribución delos organitoscitoplásmicos. Las técnicas másútileseneste sentido fueron las siguientes: 1) microscopioelectrónico; 2 ) rotura celular,por virtuddela cual los bioquímicos pueden obtener fracciones bastante puras que contienen organitos particulares a partir de células fragmentadas y de esta manera estudiar las acciones metabólicas particulares enlas cuales participan, y 3) radioautografía,quepermiteestudiardirectamente las reaccionesmetabólicasparticulares que ocurren en estos organitos. Dos de estosmétodosyasedescribieron y laseparacióndefracciones decélulasse mencionará más adelante eneste capítulo; en otros se explicarán técnicas diversas cuando son pertinentes para eltema principal. Los organitoscitoplásmicosmembranososprincipales sonéstos: 1. Membranacelular(plasmática). 2. Mitocondrias. 3. Retículoendoplásmico rugoso (REr). 4. Aparato de Golgi. 5. Lisosomas. 6. Vesículasconrevestimiento. 7 . Retículoendoplásmicoliso(REI). Losorganitosnomembranososprincipales son éstos: 1. Ribosomas libres y polirribosomas. 2. Microtúbulos. 3. Centríolos, cilios y flagelos (estructuras formadasapartir de microtúbulos). 4. Filamentos(incluidosmicrofilamentos y filamentos de tipo intermedio y de otras clases).
LOS DEMAS COMPONENTES DEL CITOPLASMA Inclusiones Además de los organitos, en algunas clases de células se advierten determinadas substancias en el citoplasma que no se consideran parte de la maquinaria metabólica ni de la estructura física del citoplasma. Se llaman inclusiones. Este grupo abarca al glucóge-
no y grasaalmacenadosyapigmentos de diversas clases y otras substancias, que se explican al final de este capítulo.
Citosol Los organitos y las inclusiones citoplásmicas están ensuspensiónen una solución de proteínas y substanciasquecontienelosbloquesfundamentalesde los cuales seforman moléculas másgrandes. Por ejemplo: las proteínas que forman los organitos, las enzimas solubles que participan enel metabolismo intermedio de la célula y los substratos y productos dela actividadenzimáticaestán presentes en este componente. También hay en este sitio iones y moléculas más pequeños, muchos de los cuales son importantes para la función celular y para conservar el mediointracelulareintercelular. Este componente, sin organitos del citoplasma suele llamarse citosol. Su viscosidadglobalvaríayaumenta según el número de microfilamentosqueposee. Esta porción del citoplasma también se llama a veces matriz citoplásmica o substancia fundamental. Antes de describirlosorganitosmembranosos debe explicarse que algunos de los no membranosos pueden guardar relación con membranas; por ejemplo, cilios y flagelos estánrodeados, en parte,por la membranacelulary por lo menos algunos otros filamentosse unen amembranascelulares. Dado que muchos organitos son estructuras membranosas, explicaremos en primer lugar la importancia general delas membranas.
IMPORTANCIA DE LAS MEMBRANAS Silasenzimas y substanciasintracelulares pudieran mezclarse libremente, no podrían ocurrir eficazmentelasreaccionesmetabólicas de lascuales dependen laviabilidad y las funcionesdelascélulas. Lavida sólo es posible enlas células silas diversas enzimas y substancias estándispuestasde manera ordenada y se impidequesemezclen libremente entre sí. Esto lo consiguen las membranas: Las que tienen este fin dentro de la célula son las paredes delicadas de los organitosmembranosos quienes permiten que el contenido del organito permanezca químicamente diferente del citosol que lo rodea. Las paredes de los organitossonde indole tal que restringen selectivamente el paso de algunos iones o moléculas y permiten el paso libre de otros a través de ellas. Muchas enzimas están unidas firmemente a las membranas y se disponen ordenadamente dentro o a lo largo de ellas, lo cual permite el manejo eficaz de las substancias. Esta disposición también asegura
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
que los productos de las reacciones que catalizan las enzimassean vertidos en el ladoadecuado de la membrana, generalmente el alejado del citosol. La separación entre sí de tantos líquidos de composición diversa dentro del citoplasma ha dado origen a una nomenclatura por la cual se dice que los distintos componentes están en diferentes compartimientos; sin embargo, esta palabra no significa obligadamente un espacio cerrado en sentido estructural. Comenzaremos el estudio de los organitos citoplásmicos al describir la membrana que rodea a la célula y colindacon el líquido tisular.
MEMBRANA CELULAR (MEMBRANA PLASMATICA, PLASMALEMA) ¿Puede observarse la membrana celular con el MF?
En el esquema habitual de una célula se acostumbraindicar la periferiacon una línea y llamarla "membrana celular"; además en dibujos de grupos de células los bordesentrecélulasadyacentestambién suelen indicarseporlíneas. Estas ilustraciones tienden a dar la impresión de que la membrana celular puede observarse fácilmente con MF y, en consecuencia, sería mucho más gruesa de lo que verdaderamente es. En realidad, la membrana celular sólo tiene 9 a 10 nmde espesor y es demasiado delgada para queen cortetransversalexperimenteresolución con el MF. En realidad, como el lector ya habráadvertido, los límites entrelas células del hígado a menudo no se observan. En consecuencia, cabe preguntarse por qué a veces se aprecian líneas entre células adyacentes. Aunque ello complica un poco la explicación, antes debe decirse quelasmembranasplasmáticas de célulasadyacentesnoestán en contactodirecto, continuo una conotra. El espacio que lassepara, algo más ancho que cada una de las membranas que lo limitan, suele estarocupadopor una substancia rica en carbohidratos que se llama trinica o cubierta celular. En células muy cercanas entre sí, esta substancia es análoga al relleno de un emparedado, en el cual las rebanadas de pan corresponden a las membranasde células adyacentes. Sin embargo, este emparedado, de membranascelulares, incluso con el relleno, sería demasiado delgado para poder observarlo con el MF en un cortetransversal(fig. 5-2,A). ¿Por quése observa a veces en un corte teñido? El motivo es que absorbe el colorante y, donde el emparedado teñido se inclina a través de la substancia del corte, los lados coloreados pueden permitir que hayasegmentos lobastante grandesparaapreciar
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Visible
Fig. 5-2. Esquema (no a escala) queilustra cómo lasmernbranas celulares demasiado delgadas para que su dimensión en corte invisibles en A , transversal pueda resolverse y por elloson pueden tornarse visibles con el MF en corteshechoscomose muestra en B. donde las membranas atraviesan el corte oblicuamente y, en consecuencia, pueden observarse en una zona mucho más extensa.
algún color (como se observa enla fig. 5-2,B). Debe recordarse que un corte de parafinatiene,aproximadamente, la mitad del grosor de las células a travésde las cuales se hace. Así pues, en términos relativos,hay una distanciaimportante en la cual el emparedado puede observarse si está dispuesto oblicuamente desde lapartesuperiorhasta la inferior del corte.
Cómo se observa la membrana celular con el ME El ME permiteidentificar una membranacelular (de 9 a 10 nm de espesor) como entidad neta cuando se corta un ánguloque se aproximaaltransversal. En micrografíaselectrónicasconpocoaumento, una membranacelularcortadaperpendicularmente (o casi en ángulo recto) se presenta como una sola línea obscura. Con mayor resolución, una membrana celular que pasa de la parte superior a la inferior del corte, exactamente o casi perpendicular al plano de corte, en la micrografía se observa como dos líneas obscuras con una línea pálida interpuesta, como se aprecia en la figura 5-3. Como el aspecto es de unaestructura de tres capas, llegó a llamarse membrana trilaminar. Según veremos, este aspecto es un artefacto.
Unidad de membrana La clase trilaminar de membrana que se observa con el microscopio electrónico recibió el nombre de
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BIOLOGIA CELULAR Fig. 5-3. Micrografíaelectrónicade altaresolución ( X 200 000) de la membrana y la cubierta celulares. La estructuratrilaminar de la unidad de membrana que consiste en laminillainternadensa, laminilla externa densa y laminilla pálida intermedia se advierte claramente. La cubierta celular cubrea la membrana en el exterior.(Cortesía de M. Weinstock.)
unidad demembrana o membranaunitaria. Puede advertirse la misma estructura trilaminar en las membranas de todos los organitos citoplásmicos membranosos.Sinembargo, su membrana tiene aproximadamente 7 nm de espesor y es algo más delgada que la membranacelular,quetieneaproximadamente 9 a 10 nm. Estas membranastambién difieren ligeramente en composición química y tienen enzimas diferentes de acuerdo con el organito de que se trate. Las enzimasquecontienenlasmembranasson característicasparacadaorganito, lo cual es útil para aislar, valorar e identificar los diversos organitosmembranososobtenidosporprocedimientosde fraccionación o separación celular. El aspecto deuna unidad de membrana en una micrografíaelectrónicavaría según el ánguloque describe en relación con el corte; según este ángulo, lamembrana puede ser lo siguiente: 1) casi invisible, 2) una línea obscura borrosa, 3) una línea obscurabastanteneta o 4) una estructuratrilaminar, como en la figura 5-4. Al considerar por qué ocurre así, debe recordarse que enun corte examinado con ME todo lo que se observa está en foco simultáneamente, y que en el ME el contrasteseaprecia sólo porquealgunos componentes que se presentan enel corte, alpasar por el mismo el haz de electrones son más densos a éstos y por lo tanto los dispersan más que los componentesadyacentes.Recordando lo anterior,nos referiremosa los ejemplosmostrados enlafigura 5-4, en los cuales el haz de electrones está dirigido desde arriba y pasa a través de membranas trilaminares dispuestasen diversosángulos en relación
al plano de corte. Lo que se observa en una micrografíasemuestrainmediatamentedebajo de cada ejemplo. En primerlugar, enel lado izquierdo, la membrana es paralelaal corte, demodo queel haz de electronespasará únicamente por el grosor de la membrana, lacualestandelgadaque no dispersa muchoselectrones. En consecuencia, el sitiodela membrana no diferirá mucho de los lugares donde no hay membrana, como se muestra debajo del corte. Después (desplazándose a la derecha), se advierte que la membrana pasa oblicuamente por el corte; en este caso, los electrones tendrán que pasar por más
Fig. 5-4. Esquema en el cual se ilustra por qué las membranas celulares observadas en micrografías electrónicas no siempre muestran la estructura trilaminar de la unidad de membrana. La porción superior del esquema muestra membranas celulares que pasan por un corte en diversos ángulos y la parte inferior ilustra las imágenes observadas en el microscopio electrónico. Adviértase que elaspectocaracterístico deunidad demembrana sólo se observa cuando la membrana pasa por el corte en ángulo recto al plano de corte, como se aprecia en la extrema derecha. (Busque enel texto una explicación más minuciosa.)
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
substancia dela membrana que si esta última fuese plana. Como se advierte al desplazarse aún más hacia la derecha, en la figura 5-4, conforme el ángulo de la membrana se acerca a la perpendicular se dispersaráncada vez máselectrones. Una membrana que pasa por el corte cerca del ángulo perpendicular puede esparcir suficientes electrones para presentarse como una sola línea obscura. La membrana que pasara desde la parte superior a la inferior, en ángulo aproximadamente recto, pero que sigue un trayecto algocurvo, también se observaríacomo línea obscuraconbordesborrosos (segunda a la derecha en la fig.”). Porúltimo,sólo unamembranarecta que pasara por el corte perpendicularmente revelaría la estructura trilaminar, porque en esta preparaciónlacapa media de lamembranano dispersaría tantos electrones como las capas más electrónicamentedensasque lacircunscriben(fig.5-4, derecha).
Relación que guarda el aspecto de las membranas en el ME con las hipótesis actuales de la estructura de la membrana Evolución de los conocimientos. Los primeros experimentos fisiológicos demostraron que las células sumergidas en soluciones de diversas presiones osmóticas se hincharían o contraerían, lo cual indicaba que deberían estar rodeados por una membrana conpropiedades especiales de permeabilidad. También se advirtió que lamembranacelularera permeable en general substancias a solubles en lípidos.Datosexperimentales de muchasclases,al igual que consideraciones teóricas, generaron la noción de que la membrana consiste en su mayor parteen lípidos, más específicamente en dos hileras de fosfolípidos dispuestas más o menos perpendicularmente a la superficie de la membrana de modo que los extremos, no polares o hidrófobos, se unen y los extremos polares (hidrófilos) están frente a las soluciones acuosas a cada lado de la membrana. Se consideró queel lípido en las membranas guardaba relación con proteínas, pero se desconocía la relación estructural entre los dos componentes. El concepto clásico de la membrana estaba plenamente establecido antes de observar membranas celulares enel ME. Al disponer de este instrumento, las membranas celulares se observaron inicialmente comolíneasnegrasúnicas.Como se empleaba osmioparaennegrecerlasgrasas en los estudios con MF, y dado que el tetraóxido de osmio era el fijador común utilizado para microscopia electrónica, se supuso que la línea negra única observada con el ME dependía dequela capa de lípidos se tornaba electrónicamente densa por el osmio.
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En consecuencia, al mejorar la resolución del ME y descubrirse que la membrana era una estructura trilaminar(fig. 5-3), fue perturbadoradvertir que despuésdela fijación con osmio las capas externas eran densas y no la capa media, como se había supuesto. No es claro el motivo por el cual la densidad electrónica de las capas de la unidadde membrana sea más o menos la contraria de la que sería lógicoesperar despuésde fijaciónconosmio. Sin embargo,trasexposición muy breve al tetraóxido de osmio, la membrana se tiñe como una sola línea densa incluso conresolucióngrande (Robertson). Por ello, se sugirió quesi bien el osmio podría reaccionar primero con la región hidrófoba de la capa doble de Iípidos, el contacto más duradero pudiera hacer que saliera de esta parte de la capa doble por difusión para asociarse a las porciones hidrófilas de las moléculas de lípidos (y probablementetambién a las parteshidrófilas de lasmoléculasproteínicas dela membrana)paraproducirdos líneas densas paralelas, una a cada lado de la capa doble.
Algunas propiedades físicas de la membrana celular La membranacelularno es permeableparamacromoléculas, por lo cual las proteínas del citoplasma no pueden pasar al líquido tisular. Sin embargo, las proteínas de la célula producen presión osmótica y ésta atraería. constantemente agua hacia la célula si el líquido tisular no poseyera otras substancias en disolución que equilibraran la presión osmótica producida dentro de la célula. El factor de equilibrio es la presión osmótica producida por la mayor concentración de iones inorgánicos fuera dela célula que dentro de ella,ypara que se conserve se necesita algún mecanismo que mantenga distintas concentraciones de iones en losdoslados de lamembrana. Esta diferencia enla concentracióndeterminaotra característica: dado que los iones llevan cargas eléctricas, hay diferencia en el potencial eléctrico entre ambos lados de la membrana (en el nervio y las células musculares alcanza incluso 85 milivoltios) y el lado del líquido tisular es más positivo que el lado citoplásmico. Para que se conserve la diferencia del potencial eléctrico, la membrana celular debe poseer propiedadesdieléctricas. Esta propiedad,al igual que lapermeabilidadrelativa asubstancias que se disuelven-enlípidos,concuerdacon lanoción de que lamembranaposeeconcentraciónimportante de lípidos, pues éstos tienen propiedades dieléctricas buenas. Bomba de sodio y potasio. La concentración de algunas substancias en solución a ambos lados de la
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BlOLOGlA CELULAR
exterior
cadena de carbohidrato vista en microscopio electr6nico
glucolípido glucoproteína cola de ficido graso cabeza polar
capa lípida doble
lípido
proteína colesterol microfilamentos
'microthbulos interior Fig. 5-5. Esquemaqueilustralaestructuramoleculardelamembrana
membrana celular puede explicarse por difusión desde los sitios de concentración alta o hasta los de baja, pero ello no es aplicable a las concentraciones relativas de algunassubstanciashidrosolubles, en particular iones inorgánicos.Porejemplo:no sólo hay concentración más alta de iones sodio enel líquido tisularfuera dela membrana,sinotambiénhay concentración mayor de iones potasio en el citoplasma que en el líquido tisular. La diferencia en la concentración de iones sodio y potasio se conserva por lo que se llama bomba de sodio (o de sodio y potasio). El transporte de iones es producidopor una enzima especial que utiliza energíaproporcionada por la célula. Bombea iones sodio hacia afuera a través de la membrana celular y, en consecuencia, conserva la concentración de los mismos más baja en el interior que en el exterior de la membrana. Al mismotiempo,estaenzimacapta iones potasio en el exterior y los libera enel interior de la membrana, pero no lleva obligadamente tantos iones potasio al interior como iones sodio al exterior. También se acepta quela glucosa, los aminoácidos y los ácidos grasos, al igual que otros iones, necesitanenzimas especiales en lamembranacelular para ser transportados del líquido tisular hacia el citoplasma y que estosmecanismos utilizan energía. Estos sistemas que necesitan energía y son mediados por enzimas se llaman mecanismo de transporte activo.
celular.
Estructura molecular de la membrana celular descubierta por técnicas histológicas especiales Sila capa media de lamembranacelular fuese unacapacontinua de moléculas de lípidos sería difícil comprender cómo pueden ser transportadas a través de ella substancias que no son solubles en lípidos. El paso de estas substancias se explicaría más fácilmente si hubiese algunas moléculas de proteína en la capa doble de lípidos, pues así las substancias insolubles en lípidos notendrían que atravesarlos para llegar alacélula. En relaciónconello, se ha enunciado y aceptado, en general un modelo de membrana celular, enel cual algunas moléculas de proteínas están presentes en la capa doble de lípidos y se extienden desde un lado de la membrana hasta el otro (fig. 5-5). Estas moléculas de proteínas pueden demostrarse por la técnica de criograbado* y la presencia de proteínas concuerda con análisis bioquímicos de la composición y la organización de la membrana. *Técnicadecriogrubudo. Puedeobtenerseunaimagende las diversas superficiesdelasmembranascelularesvaliéndosede lo que se ha llamado criograbado o técnicaderéplicade criofractura. Aunquelatécnicaes complicada, lo básico es quesecongelarápidamenteunpequeñofragmentodetejidoennitrógenoliquido y setransfiereaunaparatoenelcual puedeproducirsevacío y quepermitefracturarloconuncuchillo.Deesta manera, se descubreunasuperficiedetejidoqueresultadeque se desprende la partecongelada. Las fracturassuelenocurrira lo largo demembranas,
CITOPLASMA Y ORCANITOS CITOPLASMICOS
125
Fig. 5-6. Micrografíaelectrónica de lamembranacelular de un eritrocito dspués dela técnica de criograbado. Queda hielo residual enel hngulo inferiorizquierdo. A la derecha del hielo puede advertirse la superficie extema lisa de la membranacelular. En el hngulo superior derecho se advierte el plano de segmentación de la membrana, en el cual han quedadoal descubiertoglóbulosdeproteína de 9 nm de diámetro. Las regiones lisas entre los glóbulos corresponden a lípidos. (Cortesía de P. Seeman.)
La técnica de criograbado para ME descubre pequeños cuerpos globulares incluidos enla capa media (lípida) de lamembrana(fig. 5-6), quepueden digerirse por tripsina, enzima que rompelaproteína. Algunos de estos cuerpos globulares proteínicos forman conductos para la continuidad entre las proteinas del exterior y el interior de las células. Además, estudios bioquímicosindican que algunas de las mismasglucoproteínas(quetambién se presentan en la membrana celular) quedan marcadas estén en la superficie externa o en la interna de la membrana expuesta al marcador. Lo anterior indica que las moléculas de glucoproteína se extienden en todo el espesor de la membrana y que distintas partes de lasmoléculasquedandescubiertas en cadasuperficie. Estas moléculas se ilustran en la figura 5-5. Algunas de estasproteínas de membranacelular (o grupo de proteína) pudieran ser enzimas que particide manera que éstas se hienden a la mitad y queda descubierto su interior. Suele permitirse que el vacío actúe sobre la superficie del trozo congelado fracturadoporbrevetiempo,duranteelcualquedagrabadoenrelieve porqueelvacíoevaporaelhieloqueposee.Estatécnicapuededescubrir lascaracterísticasexternasdelasuperficiedelamembranaademásdelas superficieshendidasenlaetapadefractura (fig, 5-6). Todas las superficies expuestas de esta manera son cubiertas por una capa esto puedehacersede delgadaoLttnida al evaporarunmetalsobreellas; modo que l o s vapores que se desprenden d e l metal se apliquen en un bgulo determinado con respecto a la superficie fracturada y grabada y, en c o w cuencia, se deposita más metal en el lado de l a s estructuras que sobresalen de la superficie que en el otro (que se dice está en la sombra). Después de obtenerasíunaréplicademetalsombreadodelasuperficiefracturada y grabada,eltejido se digiere9 laréplicademetalselava y montaenuna rejilla para examinarla con el ME. Este método no exige fijación ni corte y permiteexaminarzonasextensasdemembrana. y
pan en mecanismos de transporte activo que actúan a través de la membrana. Parece ser que los lípidos circundantes son necesarios para que actúen algunas de estas enzimas. Otras moléculas de proteína sólo están incluidas parcialmente en la capa doble de lípidos y nolaabarcan en toda su extensión. Así pues,además de lasproteínas incluidas de manera completa en la capa doble de lípidos, que son proteínas demembrana integrales o intrínsecas, y que necesitan detergentes paraeliminarlas,hay*otras unidasmáslaxamentealladocitoplásmico de la capa lípida doble; se llaman proteinas de membrana perifdricas o extrínsecas, y pueden separarsefácilmente de la membrana. Algunas de las moléculas de proteína integral de la membrana que atraviesan la capa doble de lípidos pueden estar ancladas, directa o indirectamente,aestructurasfilamentosas del citoplasma,porejemplo,microfilamentos y microtúbulos(fig. 5-5). Asimetría de la membrana celular. Otra característica de la membrana celular que se ha descubierto en fechareciente es quehay algunas diferencias entrelasmitadesinternayexterna.Dicho de otra manera, la membranacelularno es laestructura simétrica que sugirió su aspecto inicial,-en las micrografíaselectrónicas.Porejemplo:todaslas porciones queposeen carbohidratos de las moléculas de glucoproteína y glucolípido sobresalen de la superficie externa de lamembrana(fig. 5-5) y contribuyen a producir lo que se llama cubierta celular. La mitad externa de la membrana también posee va-
126
BIOLOClA CELULAR
riasmoléculasllamadas receptores quereaccionan con moléculas específicas en el mediocelular.Por virtud de la interacción de receptores y estas moléculas específicas la célula puede ser activada o inactivada. Se ha descubierto que, además de proteínas y lípidos, las membranas suelen poseer cantidad importante de colesterol, la mayor parte del cual parece estar dispuesto en la mitad interna de la membrana (fig. 5-5). Datosmásrecientesindicanquelas proteínasen las mitadesexternaeinternadela membrana no son idénticas (ver Fox) y que las cantidades relativas de las diversas clases de fosfolípidos difieren en las mitades externa e interna de la capa doble de lípidos. A veces puede advertirse directamente por microscopio electrónico que la membrana es asimétrica. Por ejemplo, la membrana de las células que revisten la vejiga no se tiñe uniformemente, pues la mitad externa (la orientada hacia el interior de la vejiga) se tiñe más densamente que la interna orientada hacia el citoplasma. Flujo de superficie. Valiéndose de métodos experimentales puede producirse fusión de dosclases diferentes de células y también de células de dos especies diferentes(inclusocélulashumanasconcélulasde otra especie). Al hacer lo anterior, algunas moléculas características en la superficie de un tipo celular se mezclan rápidamente con las de otro (las moléculas de superficie de cada clase pueden identificarse por métodos inmunológicos). Antes de una hora, a la temperatura corporal, las moléculas se entremezclanen tal medidaque es imposibleprecisarqué parte de la superficie celular combinada proviene de cada célula. Experimentos de esta clase indican que la capa doble de lípidos se comporta como un fluido y que, por lo menos en algunas circunstancias, las moléculas proteínicas incluidas en ella pueden fluir de una región de la membrana celular a otra.
CUBIERTA CELULAR
Evolución de los conocimientos Las células vegetales viven en compartimientos y los carbohidratos son componente importante o principal de las paredes de estos compartimientos. Las membranas celulares de las bacterias están revestidas de carbohidratos que tienen importancia fisiológica; porejemplo: si seelimina su cubiertacelular,las bacterias son afectadas por la presión osmótica, que nolasmodificaría sila cubiertaestuvieseintacta. Con el advenimiento de la técnica de PAS y otros métodos para demostrar las glucoproteínas, varios observadores descubrieron que muchas de las células que revisten superficies dentro del cuerpo tienen en la superficie libre una capa delgada de substancia glucoproteínica. Estasobservaciones,sinembargo,no
comprueban obligadamente que haya una cubierta celular en estos sitios, pues es frecuente que el moco secretado se adhiera íntimamente a las células epitehales.Con el advenimiento del MEse adquirieron datos más convincentes y se demostró que muchos tipos celulares poseen cubierta celular o túnica celufar (fig. 5-3). Las microvellosidadesdelintestino (sonsalientesdigitiformespequeñascubiertasde membranacelularquesobresalendelasuperficie libre de las células de revestimiento de las cuales dependelaabsorciónydeestamaneraaumentan el áreadeabsorcióndelasuperficielibre)estáncubiertas por una túnica particularmente gruesa y fácil de demostrar, que tiene aspectos de "pelusa" y consiste en material filamentoso de densidad electrónica baja (fig. 5-7), en relación muy intima con la membrana celular. Una cosa era aceptar que había una cubierta celular sobre superficies epiteliales húmedas y otra aceptar la noción de una cubierta celular con carbohidratos como una herencia que demostrarían, en alguna medida, prácticamente todas las células del organismo. Sin embargo,comenzaronaacopiarsedatos quesugerían lo anterior,ycuandoRambourgy Leblond examinaron más de 50 tipos de células en la rata, descubrieron que todas ellas poseían cubierta celular demostrable, lo cual comprobó el carácter general de este componente dela superficie. La túnica celular se presentaba en forma de películas delgadasentodaslassuperficiescelulares,tantoen las que estaban en contacto con otras células (como se observa en la fig. 5-8) como en las que estaban libres. Sólo se descubrióunaexcepción;asaber:la cubierta celular no estaba presente en sitios donde células adyacentes forman tipos especiales de uniones (cap. 7). Debe destacarse que en la mayor partede los casossenecesitantécnicasespeciales para demostrar la cubierta celular; en consecuencia, no se observa en las micrografías electrónicas comunes de la mayor parte de las células.
Carácter de la cubierta o túnica celular La cubierta celular ha sido estudiada por técnicas histoquímicas con el MF y el ME y también por análisis bioquímico del material obtenido de las superficies celulares después de someterlo a la acción de diversas enzimas. El uso de la técnica de PAS con MF y de la técnica de ácido peryódico y plata con el ME indicanquelacubiertaposeecarbohidratos.Estudios químicos han identificado el ácido siálico como uno de los componentes mayores, y la cubierta celular consiste principalmente en glucoprotehas que poseen ácido siálico. La mayor parte de ellas están ancladas a la capa doble de lípido de la membrana
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
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celular, como se observa en la figura 5-5, de modo que las cadenas de carbohidratos, junto con la parte de la molécula de proteína a la cual están ancladas, sobresalenhacialatúnicaceiular. Las cadenas de carbohidratos de los glucolípidostambiénparecen proyectarse hacia la cubierta celular. A s í , pues, parece haber relación muy intima entre la cubierta celular y la membrana celular adyacente.
Funciones de la cubierta celular Se acepta, en general, que la túnica o cubierta de la superficie celular probablemente actúe como adhesivo de modo que ayuda a conservar juntas las células, a menudo de manera muy específica. Es interesantequealeliminarpormétodosenzimáticosla
Fig. 5-8. Micrografíaelectrónica ( X 2 600) de células epitelialesdel intestino, teñidas con la técnica de ácidoperyódico y metenamina argéntica para glucoproteínas. Las líneas negras entre células adyacentescorresponden ala glucoproteínade la cubiertacelular.Adviértase tambiénlainterdigitación deestas c é l u l a s epiteliales. El núcleo de las células no es visible en esta clasede preparación.(Cortesía de C. P. Leblondy A. Rambourg.)
Fig. 5-7. Micrografíaelectrónica ( X 75 000) de partede una célulaepitelialde revestimiento delintestino delgado del gato. La membrana celular adyacente a la luz del intestino se dispone en prolongaciones digitiformes paralelas y muy cercanas entre sí; son las microvellosidades. Entre microvellosidades adyacentes, y cubriendola puntadelasmismas,hay una capa superficial llamadacubierta o túnica celular.(Cortesía de S. Ito.)
mayor parte de la túnica celular, las células siguen siendo viables y pueden regenerar la cubierta perdida enun lapsorelativamentebreve.Si,porotra parte, se practicanorificios, aun diminutos, en la membranacelular, lacélulamuere. La cubiertacelular probablemente también tenga papel importante para permitir que las células reconozcan otras de su propiaclaseparaformarconglomeradoscon ellas. Como comprobó Moscona, si se disocian células de distinta clase del mismoanimal y después se mezclan en cultivo, las células de una clase determinada,porejemplo,las de cartílago,sebuscan entre sí y se adhieren mutuamente. En realidad, las células del mismotipoespecializado,pero de diferentes especies, se reconocenmutuamentemucho mejor que las de la misma especie pero de distintos tipos especializados. Por ejemplo: las células de cartílago de diferentes especies se asocianmejor una con otra que con cualquier otra clase de células especializadas de los mismosanimales.Además,por virtud de las superficies o cubiertas celulares las células extrañas (por ejemplo, en trasplantes de órganos de otros individuos) son reconocidas en el cuerpo de modo que se ponen en marchamecanismos inmunológicos que motivanrechazo. La superficie por virtud de la cual se reconoce la célula extraña depende de la integridad de lasglucoproteínas de membranacuyosextremos queposeen carbohidratos están expuestos en la superficie celular.
128
BIOLOGIA CELULAR
Formación y conservación de la cubierta celular Este temaseexplicará Golgi.
al hablar del aparato de
OBSERVACION SOBRE EL ORDEN EN EL CUAL SE EXPLICARAN LOS DEMAS ORGANITOS CITOPLASMICOS Nos referiremosa los miembrosde un grupo de organitos que incluyenmitocondria,ribosomas, retículoendoplásmico de superficierugosa,aparato de Golgi,lisosomas, vesículas conrevestimiento y retículo endoplásmico de superficie lisa. Estos organitosseexplican enelorden mencionadoporque, por lo menos en algunos casos, conocer la función deun organitoayudaacomprenderlafunción de los ulteriores. Después de explicar los grupos de organitosmencionados,nosreferiremosa los demás. Como señalamos, para dilucidar la estructura y a veces incluso la existencia misma de la mayor parte de los organitos se tuvo que esperar al advenimiento del ME enel estudio de la histología.Después, la adquisición de la radioautografía, particularmente a nivel de microscopioelectrónico,permitióinvestigar muchos de los bloques químicos de construcción de lostejidos,ylosorganitosespecíficahenteasociadoscon su metabolismo.Pero, la investigación bioquímica cabal delpapelque desempeñan los diversos organitos dependió dela invención de métodos que permitieronlaseparación de cada tipo de organito en células disgregadas, no sólo en buen estado y en cantidad suficiente, sino también en estado lo suficientemente puro para poder efectuar análisis bioquímicosy estudios funcionales. El método por virtud del cual se aislan de las células organitos se llama fraccionación celular o separación fraccionada. Este procedimiento se describirá antes de referirnos a los organitos,porque los estudios de fraccionacióncelularbrindanmuchosdatosacerca de los organitos citoplásmicos.
FRACCIONACION CELULAR Las etapas de la fraccionacióncelular se ilustran en la figura 5-9. Este método se ha convertido en una técnica importante que permite a los bioquímicos aislar distintos organitos celulares en forma relativamente pura. Además, permite precisar la composiciónquímica y el contenidoenzimático de la célula y obtener de estos datos conclusiones acerca de su función.Como primeraetapa, las células se rompenvaliéndosedehomogeneización en un me-
dio adecuado que conserva los organitose impide que se conglomeren. Muy a menudo es una solución de sacarosa. Aunque la mitocondria y muchos otros organitoscelularespermanecenintactos, se fragmentan redes interconectadas de membrana del tipo del retículo endoplásmico, al igual que la membrana celular.Estosfragmentos de lamembrana, sin embargo, tienden asellarse de modo que forman una vesícula redondeada de dimensionesvariables. En seguida, el homogeneizado celular se somete a una serie de centrifugaciones de rapidez y duración crecientes,procesollamado centrifugacióndiferenlos cial. Segiin sus dimensiones,densidadyforma, distintos organitos sedimentan enel fondo del tubo dela centrífuga avelocidadesdiferentes. El sedimento que se forma con una velocidad dada se Ilama pastilla y se puede analizar. Las .estructuras voluminosas y densas,comolosnúcleos,sedimentan más rápidamente, en tanto que las menores y menos densas, por ejemplo, vesículas de retículo endoplásmico, necesitan mayor velocidad y tiempo más largo parasedimentar. En consecuencia,avelocidad baja los núcleos sedimentarán y los demás organitos permanecerán en suspensión. Amayorvelocidad, sedimentarán mitocondria y lisosomas y a velocidad muy alta y durante un periodo prolongado de centrifugación formarán una pastilla incluso partículas muypequeñascomolosribosomas. Estas pastillas pueden examinarse por microscopia electrónica para precisar el grado de pureza de las fracciones obtenidas. Todas las fracciones están contaminadas en alguna medida por otros organitos. Si a pesar de ello se ha logrado pureza suficiente, las fracciones pueden someterseaanálisisbioquímicosparaprecisar lacomposiciónquímica y laactividadenzimática del tipo aislado de organito. En fecha más reciente, se introdujo una técnica de fraccionación celular llamada centrifugación por gradiente de densidad, en la cual la centrifugación seefectúaatravés de capas de sacarosadeconcentración creciente y, en consecuencia, de densidad creciente.Durante la centrifugación,losorganitos del homogeneizado se sitúan a la altura del tubo de la centrífuga donde la densidad iguala a la de la solución de sacarosa. Esta técnica ha permitido a los bioquímicos separar organitos de dimensiones semejantes pero de distinta densidad. La palabra microsoma. Por desgracia, esta palabra hagenerado confusión. Etimológicamente, microsoma significa cuerpo pequeño; esta palabra se introdujo en los primeros días dela centrifugación de células disgregadas antes de establecer por microscopia electrónica la estructura caracteristica de los organitos, paradenotarcuerpospequeños que podíancentri-
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ClTOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
fugarse a partir de homogeneizados celulares y estudiarse por métodos bioquímicos. Por desgracia, ello motivó la nociónde que habíaorganitosllamados microsomas en las células. En la actualidad, se sabe que los llamados microsomas son mezclas de organitos disgregados que hoy tienen su nombre propio, en consecuencia, no hay en las células organitos específicos que puedan llamarse microsomas, como a veces suponen quienes no conocen la estructura fina del citoplasma. Más adelante en este capítulo haremos comentariosulterioresacerca de los organitos de los cuales se obtienen los llamados microsomas.
MITOCONDRIAS
Al comenzar este capítulo se advirtió que la energía necesaria para conservar la viabilidad y las funciones de las células deriva casi por completo de la oxidación de nutrimentos que, junto con el oxígeno, pasan del líquido tisular a través de las membranas celulares para llegar al citoplasma (fig. 5-1). La oxidación de nutrimentos ocurre en organitos membra-
nosos llamados desde hace mucho rnitocondria por mitos, hilo) en relación su aspectofiliforme(gr. con el MF. Las mitocondrias albergan las cadenas de enzimas de las cuales depende lo que se denominarespiración celular; estas enzimas catalizan reacciones que brindan a la célula un compuesto importante rico en energía llamado adenosintrifosfato (ATP); este compuesto proporciona energía al transferir uno de los radicales fosfatoterminales energéticos aotramolécula. El ATP se convierte entonces en adenosindifosfato (ADP). Dentro de lamitocondria, el ADP recibe otro radical fosfato para convertirse de nuevo en ATP y recuperar la función de proporcionar energía. Las mitocondrias, gracias la aproducción de ATP, brindan la mayor parte de la energía necesaria para la célula y a menudo se llaman planta generadora de energía de las células. Más adelante daremos detalles adicionalessobre s u función en relaciónconlaestructura.Aquídescribiremos su estructura.
/"---. Homogeneizaci6npara romperlas cdulas
Mitocondrias Ribosomas Lisosomas
intacta
CBlula El sobrenadante se elimina y sobrenadante El se dimina centrifugaa 10 O00 x G 30 min y se centrifugaa 100 O00 x G unahora
El sobrenadante se elimina y se centrifugaa 150 O00 x G unahora \
/
Irl
I SOBRENADANTE
BAJAVELOCIDA~
SOBRENADANTE Membranas Proteínas
.
. .
..
CELULAR
& #%.
-
Núcleos
SOBRENADANTE Ribosomas
.
-0
PASTILLAS Mitocondrias Lisosomas
Q@@ citoolhmicas (membrana celular, REr, REI,Golgi)
Fig. 5-9. Esquema en la cual se ilustran las diversasetapasdelfraccionamientocelular.
SOBRENA DANTE solubles
130
BIOLOGIA CELULAR Fig. 5-10. Microfotografía ( X 2 440) enla cual se observan cambiosenla formade l a s mitocondrias en fibroblastosvivientes observados con contraste de fase. La misma célula se fotografió con intervalos de cuatrominutos.Adviértanse los cambios notables en la forma de las mitocondrias especialmente en l a s regiones por debajo y a la izquierda del núcleo. (M. Chevremont: Cytologie et Histologie, 2a. ed. pág. 142, Liege, Desoer, 1966.)
Estudios iniciales con el
MF
Aunquelasmitocondriasno sonvisibles en las célulasinclusocon los colorantesde uso común en laactualidad,Altmann,cerca del final del siglo XIX, logró teñirlas selectivamente valiéndose de fucsina. Este autor, que hoy se considera profeta biológico, pudo demostrar estos organitos en gran diversidad de células,lesdio el nombre de bioblastos y sugirióque eranformas elementalesde vidaque se presentaban en todas las clases decélulas y que, al igual que las bacterias (con las cuales guardan semejanza)probablemente fuesen capacesdeexistencia independiente. Sin embargo, sus contemporáneos se opusieron en general a esta noción y , en consecuencia, Altmann se tornó tan retraído que los rehuyó al punto que se le llamó el "fantasma del laboratorio". Su carreraterminótristemente. Es curioso quenuevosdatos, que sólo pueden obtenerseconconocimientos y métodos actuales, estén brindando apoyo aalgunas de sus nociones proféticas.
Estudios con colorantes supravitales Enel siglo xx se descubrióquelamitocondria podía demostrarse en tejido fresco, no fijado, valiéndose de colorantes supravitales. Para que actúen estos colorantes, la célula debe estar viva, porque un colorante supravital se combina selectivamente con un componentecelularúnicamentedebidoa un fe-
nómenovitalparticular enel componentecelular con el cual actúa. El colorante supravital más empleado es el verde Jano, que da color azul verdoso pasajeroa la mitocondriahastaque la célula muere. (Debe advertirse que los colorantes supravitules difieren de los colorantes vitales que se explicarán enel cap. 9 . )
Estudios con microscopio de contraste de fase La mitocondria puedeestudiarse adecuadamente encélulas vivientes con contraste defase (pág. 18). Cuando se dispuso de esta clase de microscopios, en muchos laboratorios había elementos para efectuar cultivos de tejidos quebrindaba? capasímicasde células vivientes aplanadas, adecuadas para su examen con este instrumento, que aumenta el contraste entre componentes celulares que tienen densidad óptica aproximadamente semejante. La mitocondria se observafácilmente enestas células. En las células vivientesconstantemente semueven y cambiande forma; esta característica se ilustra notablemente en las microfotografías de células vivientes en la figura 5-10.
Estructura fina El ME reveló quelas mitocondrias eran egructuras membranosas limitadas por dos membranas: ex-
CITOPLASMA Y ORGANlTOS CITOPLASMICOS
terna e interna, como se muestra en las figuras
131
5-11
y 5-12 y en el esquema de la figura 5-13. Cada membrana es de tipo unitario y tiene aproximadamente 7
nm de espesor, por lo cual es algo más delgada que la membrana celular (fig. 5-12). Se considera que la membranaexternaparticipa enla regulación del movimiento de substancias hacia el interior y el exterior de la mitocondria, en la captación de substratos y en la liberación de ATP. La membranainternasedispone enpliegues que sobresalenamaneradeentrepaños o repisasen el interior de cada mitocondria (figs. 5-11 y 5-12); estos pliegues, mostradostridimensionalmente en la figura 5-13, se llaman crestas. Es obvio que en cortes delgados, la mitocondria rara vez será seccionada a todo su largo, como se advierte en la figura 5-11; casitodaslaspartículas se cortarántransversalu oblicuamente(figs.5-12 y 5-14). En consecuencia, estimar dimensiones, forma y estructura a partir de cortesdelgadosexigiríahacerreconstrucciones de estas formaciones en cortes seriados, o por lo menos un ejercicio concienzudo de imaginación tridimensional.Lamitocondria suele variarmucho endimensiones en distintos tipos celulares, pero generalmentetienede 0.4 a 1 pm de diámetro. En diferentes tipos celulares varían mucho las dimensiones, forma y número de las crestas. Por ejemplo, en los hepato-
Fig. 5-12. Micrografíaelectrónica ( X 86 OOO) dela mitocondria del epitelio traqueal de una rata neonata en la cual se advierten las crestas y la matriz. También se observanlas membranas celulares (flechas) de dos células adyacentes, separadas por espacioangosto.(Cortesía de M. Weinstock.)
Fig. 5-11. Micrografía electrónica de parte de una mitocondria de unacélula acinosa del páncreas.(Cortesía de H. Warshawsky.)
Fig. 5-13. Esquemaen el cual se ilustra la estructura de la mitocondriatridimensionalmente.
132
BlOLOGlA CELULAR
conpocascrestas.Además,aunquelasmitocondrias suelen observarse en toda la extensión del citoplasmaenmuchas clases decélulas, se congregan particularmente en las partes de la célula que tienen mayor necesidad de ATP. Hay renovación continua de mitocondrias en todo el ciclo celular. En las células de hígado de rata el recambioocurreenaproximadamente 10 días. Se considera que la mitocondria se divide por fisión semejante a la que ocurre en la división de bacterias; esto es: aparece un tabique en la línea media de la mitocondria y las dos mitades se separan a lo largo de éste.
Fig. 5-14. Micrografíaelectrónica ( X 80 000) de las mitocondriasde unacélulaepitelial (tráqueadepollo) en lacualse adviertencrestas y gránulos densosesféricos (indicados por flechas) enla matrizintercristal.(Cortesíade V. Kalnins.)
citos,lascrestassoncortasyseextiendensólo aproximadamente hasta la mitad de la mitocondria (fig. 22-21); en otrascélulas,como las musculares, las crestas pueden ir de un lado a otro de la mitocondria(fig. 18-12). Algunostipos celulares tienen mitocondria con abundantes crestas y en otras las crestas son tubulares y no a manera de entrepaños. El interior de cada mitocondria está ocupado por líquido que en las micrografíaselectrónicasparece algomásdensoque el citoplasmacircundante; se llama matrizmitocondrial. De cuandoencuando, en la matriz se advierten gránulos esféricos u ovalados electrodensos (fig. 5-14) que son cúmulos de cationes de la indole de calcio y magnesio y comprueban la capacidad de la mitocondria para conservar cationes. Algunos de estos iones son necesarios para la función de las enzimas mitocondriales.
Número, distribución y renovación de las mitocondrias Las mitocondrias suelen ser muy abundantes en las células; sin embargo, el número varía de acuerdo con las necesidades energéticas de distintas clases de células; por ejemplo: los linfocitos tienen pocas mitocondrias y los hepatocitos poseen varios centenares. El número de crestas en cada mitocondria también manifiesta la necesidad energética de las células. Las células con mitocondrias que poseen muchas crestas (por ejemplo, los miocitos) tienen mayor necesidad deenergíaqueaquellasqueposeenmitocondrias
Estructura mitocondrial en relación con las enzimas que participan en la respiración celular En las primeras investigaciones se descubrió que habíadosmecanismosporvirtudde los cuales el azúcar podía ser metabolizado para brindar energía a las células de mamíferos; a saber: 1) una anaerobia (sin aire), llamada en general glucólisis, que permite que la glucosa sea metabolizada sin que haya oxígeno, y 2) una vía aerobia en la cual se utiliza oxígenoyhoy se llama fosforilaciónoxidativa que brinda mucha más energía (ATP) que la vía anaerobia. AI obtenerse más conocimientos, se comprobó que aunque había dos mecanismos en la célula no eran alternativas colaterales como se supuso inicialmente; en cambio, las dos vías están dispuestas en serie y la anaerobia precede a la aerobia. En la actualidad, se acepta que la glucosa absorbida por las células, sin participación del oxígeno, es degradada en ácido pirúvico (piruvato), en una serie de etapas catalizadas por enzimas, y que estas reacciones ocurren en la matriz citoplásmica y originan la formación de pequeña cantidad de ATP y poca energía, en comparación con la vía aerobia, que en estado normal la sigue. Las reacciones de la segundavía (aerobia) son las que efectúan lo que hoy se llama respiración celular y ocurren en la mitocondria. La glucólisis y la respiración celular, claro está, se explicanminuciosamenteencursosdebioquímicay los breves comentarios que aquí haremos sólo son para relacionar algunos de los procesos que participan, con la estructura mitocondrial. Sitio de las enzimas. Los productos terminales de la glucólisis (después de ciertas modificaciones) pasan por las membranas mitocondriales y llegan a la matrizmitocondrial,dondeestánlasenzimasdel ciclo de Krebs. Estas enzimas catalizan diversas reacciones relacionadas con la degradación de los productos terminales de la glucólisis y del metabolismo
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
de aminoácidos y ácidos grasos. Dentro de la mitocondria, los productosterminalesdelaglucólisis son degradados gradualmente en COZ por las enzimas del ciclo de Krebs. Durante este proceso se liberan varios iones hidrógeno, que son capturados por unacoenzima, el dinucleótidodenicotinamiday adenina (NAD). Los electrones del hidrógeno pasPn a lo largo de una serie de enzimas respiratorias Ilamadas flavoproteínas y citocromos y por último se combinan con protones y oxígeno y forman agua. La energíaobtenidadeestepasodeelectronesse utiliza en varios sitios a lo largo de la serie para permitir la fosforilaciónqueregeneraATPyADPy fosfato inorgánico. Por este motivo, las reacciones que paxticipan en el transporte de electrones están íntimamenteacopladasconlasdefosforilacióny, enconsecuencia,seproduceATPdemaneramuy eficaz.Porello,escomprensibledescubrirquelas enzimas que participan en el transporte de electrones y en la fosforilación oxidativa están dispuestas en complejos integrados en la membrana mitocondrial interna y sus crestas. Se considera que esta disposición es la que permite que ocurran los procesos enzimáticos especiales paso a paso. El ATP rico en energíaque se produce enúltimainstanciaqueda disponible al citoplasma fuera de la mitocondria.
Tinción negativa de la mitocondria Con el propósito de obtener datos acerca del sitio de diversas enzimas que participan en la respiración celular, se han estudiado las crestas mitocondriales con el ME valiéndose de la tinción negativa, técnica qué también ha brindado muchos datos acerca de la estructuradeotrosorganitoscelulares,complejos macromoleculares y virus. El procedimiento de tinción negativa consiste en rodear una partícula con material electrodenso. En una micrografía, el objeto mismo es dibujado por el material electrodenso de modo que se observa pálido sobre fondo obscuro. AI estudiar las membranas internas de la mitocondria de esta manera, tienen el aspecto que se observa en la figura 5-15. Los dos lados de las crestas están cubiertosporprolongacionessemejantesahongos de lamembranamitocondrialinterna,quetienen cabeza de 9 nm de diámetro y tallo de 3 a 4 nm de grueso. Se considera que estas prolongaciones contienen una enzima que participa en la fosforilación de ADP en ATP.
Mitocondria como simbiontes; ácidos nucleicos en la mitocondria Enel siglo XIX Altmann fue atacado por sus nociones acerca de la naturaleza de las mitocondrias.
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Fig. 5-15. Micrografía electrónica ( X 192 000)de una preparación tenida negativamente de crestas mitocondriales; se observan variascrestas de aspectoblancocubiertas en ambas superficies por estructuras fungiformes, cuyas cabezas son visiblesen forma de objetos blancos redondos y pequeños (h) alineados a una distancia específicadelas crestas. Las cabezasestán unidas a la membrana por pedículos delgados. (Parsons, D. F.: Science, 1401985, mayo, 1963.)
Sin embargo,observacionesulterioreshanhecho mucho para reivindicarlo, pues se ha comprobado en la actualidad que la mitocondria posee no sólo DNA y RNA sino también ribosomas algo distintos de los observados en otros sitios del citoplasma. Por ello, la mitocondriaposee los medios paratener gradoimportantede existenciaindependiente. El DNA, el RNA y los ribosomas están en formas semejantes a las observadas en las bacterias. Hoy se acepta que el DNA mitocondrial brinda la información para la síntesis de muchas proteínas de la mitocondria, aunque no de todas ellas (lainformación para el resto es proporcionadapor el núcleo); en consecuencia, son, por lo menos, organitos semiautónomos. Así pues, en la actualidad parece atractiva la hipótesis de que hace largo tiempo se originarondebacteriasqueinvadieroncélulasanimales, donde se tornaron simbiontes y aumentaron mucho la capacidad metabólica celular total.
RIBOSOMAS LIBRES Y POLIRRIBOSOMAS Los ribosomaslibresen el citoplasma,aisladamente o en grupos pequeños llamados polirribosomas (que hoy se llaman abreviadamente polisomas), forman unaclase de organitoscitoplásmicos. Sin embargo, antes de explicarlos, para evitar posibles confusiones,debemencionarseque los ribosomas (no losribosomaslibres)tambiénparticipan en la
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BIOLOGIA CELULAR
estructura de otra clase de organito citoplásmico llamadoretículoendoplásmico rugoso, dondeestán unidos a una membrana. Nos referiremos a este organito después de describir ribosomas libres y poliribosomas.
Relación que guardan los ribosomas libres y los polirribosomas con la basofilia citoplásmica difusa observada con M F Mucho antesdedisponer del ME, histólogose histopatólogos observaron que el citoplasma de algunas clasesdecélulas eramásbasófilo que elde otras; además, advirtieron que la basofilia era difusa o localizada.Con el advenimiento del ME, se descubrió que la basofilia difusa dependía de la presencia de ribosomas libres y polirribosomas en el citoplasma, en tantoquelalocalizadaresultaba del retículo endoplásmico de superficie rugosa, organito enel cual,comoseñalamos, los ribosomasestán unidos a una membrana. Nos referiremos a los ribosomas libres y a la función que desempeñan y a las circunstancias en las cuales abundanlosuficiente para causar basofilia difusa.
Función de los ribosomas libres Participan en la síntesis de proteínas de la matriz citoplásmica (citosol) y de las subunidades de proteínas de algunosorganitos, incluidas aquellasque intervienen en la formación de microfilamentos y microtúbulos. Dado que todas estas proteínas siempre seestán catabolizando,debenrenovarseconstantemente.Además, los ribosomas libres son indispensablespara las cantidadesadicionales de proteínas quese necesitancuandoocurre el crecimiento. Las proteínas sintetizadas por ribosomas libres incluyen muchasproteínascitoplásmicas especialesque se observanúnicamente enclases específicas de células, por ejemplo, la hemoglobina en los eritrocitos.
Circunstancias en lascuales hay ribosomas libres suficientes en el citoplasma para producir basofilia difusa Aunque hayiibosomas libres entodas las clases decélulas vivientes(excepto los eritrocitos maduros), y aunque los ribosomas libres sonbasófilos por el contenido de rRNA, encasi todos los casos nobastanpara producirbasofiliamanifiesta en el citoplasma. Sin embargo, en circunstanciasespeciales hay en el citoplasma suficientes ribosomas libres paraque se tornebasófilo en cortes teñidos con H y E.
En células que crecenrápidamente.Hacemucho se observóconMFque el. citoplasma de células cancerosas de crecimiento rápido a menudopresentaba basofilia difusa. En 1955, Howatson y Ham hicieron un estudio inicial con ME de dos clases de células cancerosas de crecimiento rápido y comprobaron que el citoplasma presentaba abundancia relativa de partículas del tipo quedespuésse llamaron ribosomas libres. Como era lógico suponer, la basofilia difusadel citoplasma se adviertea menudoen células normales que crecen rápidamente de embriones en desarrollo y, en la vida posnatal, en el citoplasma de células que proliferan con rapidez pararepararunalesión. En relacióncon lasíntesisde hemoglobina. Los eritrocitos completamente formados han perdido el núcleo y casi todos los componentescitoplásmicos que poseíanen etapasanteriores del desarrollo. En realidad, los eritrocitos maduros no son mucho más que bolsasbicóncavas de membranacelularllenas de hemoglobina que, como mencionamos, transporta oxígeno. La célula que origina los eritrocitos se Ilama eritroblasto (fig. 5-16); en esta etapa del desarrollo la célula aún posee núcleo, cuyo DNA brinda infdrmación por el mRNA al citoplasma y el citoplasma es intensamente basófilo porque, como revela el ME, tienemuchosribosomaslibres. El eritroblasto participa de maneraprincipal enla síntesis de hemoglobina, que con el tiempo será el Único componente mayor que quedaenel citoplasma. Por ello, la mayor parte delosabundantesribosomaslibres dispersosen el citoplasmacorrespondenasitios de síntesisde hemoglobina. La hemoglobina es,claro está, una proteínaespecial y no de lasnecesarias para la conservación y el crecimiento normales de la célula.
Polirribosomas libres La disposición de los ribosomas enunidades funcionales llamadas polirribosornas (polisomas) se observóinicialmente en relaciónconlasíntesis de hemoglobina;ello fue hechoporWarner y colaboradores, quienes idearon formas especiales para extraer acúmulos intactos de ribosomas de eritrocitos en desarrollo. Descubrieron que los ribosomas libres relacionados con la síntesis de hemoglobina tendían a disponerseen cúmulos,cuyonúmeropromedio (en el caso de la síntesis de hemoglobina) parecía ser decinco.Además,como se observa en lafigura 5-17, los ribosomas libres en un polirribosoma están unidos por un filamento delgado que es una molécula de mRNA que cifra la hemoglobina. Las micrografíaselectrónicas de cortes de eritroblastostambién
ClTOPLASMA Y ORGANITOS ClTOPLASMICOS
demostraron que los ribosomas están dispuestos en grupos o cúmulos pequeños, como se aprecia en la figura 5-16. Para que se sintetice una molécula particular de polipéptido, los aminoácidos adecuados deben eslabonarse uno en cada ocasión y en determinado orden. Un aminoácido puede estar unido a otro únicamente en el sitio de un ribosoma. En consecuencia, la molécula larga de mRNA, que transporta la clave que especifica qué aminoácidos van a unirse entre sí y el orden en el cual lo harán, tiene que desplazarse en relación con un ribosoma, de modo que los aminoácidossucesivosexigidos por laclavepuedan unirse al extremo en formación de la cadena de polipéptidos ya reunida. Si sólo se uniera un ribosoma a cada molécula de mRNA, al final de la síntesis de proteína sólo resultaría una molécula de polipéptido. Sin embargo, si hubiera, por así decirlo, cinco ribosomas situados en distintos sitios a lo largo de la misma molécula de mRNA, podrían formarse simultáneamentecincomoléculasdelpolipéptidoal desplazarselosribosomasy,enconsecuencia,po-
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Fig. 5-17. Micrografía electrónica ( X 400 000)de un polirribosoma- aislado de precursores de eritrocitos (tetiido con acefato de uranilo). Adviértase el filamento de mRNA que conecta los cinco ribosomas.(Cortesía de H. Slater y A . Rich.)
drían sintetizarse cinco moléculas completas aproximadamente en el mismo tiempo que el necesario para elaborar una molécula de proteína si sólo se dispusiera de un ribosoma. Los ribosomas de los polirribosomas suelen estar dispuestosenespirales. En comparaciónconotras
Fig. 5-16. Micrografía electrónica ( X 40 000)de parte de un eritroblasto ‘(rata). El citoplasma posee muchos ribosomas libres dispuestos en grupos que forman polirribosomas para la síntesis de hemoglobina. (Cortesía de A . Jézéquel .)
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BIOLOGIA CELULAR Fig. 5-18. Microfotografías de célulashepáticasteñidasconazul de toluidina (A) antes y (B)después de la extracción con RNAasa. Esta e k i m a , específica para RNA, eliminalas zonas irregulares de material basófilo en el citoplasma, lo cual indica que la basofilia dependedeRNA. Sin embargo, la tinción de los núcleos es modificada muy pocopor este tratamiento, puesla mayor partede lamisma depende de DNA y no de RNA. (Cortesía de R. Daoust.)
macromoléculasproteínicas, la molécula de hemoglobina es comparativamente pequeña y sólo necesita unamolécula corta de mRNAparasercifrada. De manera estricta, sólo lascadenas de globina de lahemoglobinason sintetizadas en los ribosomas. En consecuencia, es comparativamentepequeño el número de ribosomas que se unen a la molécula de mRNA a lo largo de la cual se sintetiza la fracción globina.Como era lógicosuponer, los polirribosomas que participan en la síntesis de moléculas más voluminosas de proteínas tienen mayor número de ribosomas, pues las moléculas de mRNA son más largas y, en consecuencia, hay lugar para más ribosomas. En realidad, el número de ribosomas observado enun polirribosomabrindadatosacerca de las dimensiones de lamacromolécula de proteína que se está sintetizando. Los ribosomas, los polisomas de diversas dimensiones y las subunidades grandes y pequeñas de los ribosomas hoy pueden aislarse en formacomparativamente pura porprocedimientos de fraccionacióncelularyadescritos(fig. 5-9) y pueden estudiarse independientemente de los demás componentes celulares.
RETICULO ENDOPLASMIC0 DE SUPERFICIE RUGOSA (REr) El nombre retículo endoplásmico de superficie rugosólo apareció cuando pudo estudiarse el citoplasma en cortes con ME. Sin embargo, mucho antes de elloalgo se habíaobservado en su sitio enel citoplasmavaliéndose de MF.Considerando quetiene gran importancia para el rnicroscopista ser capaz de traducir mentalmente lo que se observa con el MF a
sa
lo que se observa con el ME, primero bosquejaremos cómoevolucionaronlosconocimientosacerca del retículoendoplásmico de superficie rugosa.Ello, claro está, comenzó mucho antes de idear su nombre y aclarar su estructura complicada con el ME.
Evolución de los conocimientos con estudios valiéndose de MF
Los primeros microscopistas advirtieron que el citoplasma de muchas clases de células a menudo presentabadepósitoslocalizadosde un componente con tanta afinidad hacia los colorantes básicos como lacromatinanuclear; este componenterecibióvan o s nombres,sólodos de los cuales necesitan ser mencionados en la actualidad; se llamó componente busófilo del citoplasma o ergastoplusma (gr. ergon, trabajo),porque se consideróquedesempeñaalgún trabajo especial en la célula. AI disponer de la reacción de Feulgen para identificar específicamente DNA, se descubrió que el material basófilo del citoplasma era negativo en la reacción deFeulgen y, porello, no se trataba de DNA. Sin embargo, se demostró que absorbía la luz ultravioleta de unalongitud de onda que indicaba que conteníaácidonucleico.Después,aldisponer de las enzimas de DNAasa y RNAasa, se descubrió que experimentaba digestión porRNAasaperono por DNAasa, de lo cual se dedujo que se trataba de RNA. El aspecto de este componente observado con MF en un hepatocito se muestra en color en el ángulo superiorizquierdo de la lámina 1-1 (marcado RNA citoplásmico) y en blanco y negro en la figura 5-18A (donde no está marcado sino se presenta en
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLA.SffilCOS
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forma de áreas irregulares teñidas de obscuro enel mente de modo que un corte determinado pasa por citoplasma). Estas zonasdesaparecen despuésde la acinos y conductos en todos los ángulos. Se necesita estudio con el objetivo de poco aumento para desextracción con RNAasa (fig. 5-18B). Uno de los sitios donde es fácil observar esta subs- cubrir un acinocortadomás o menostransversaltancia son algunas células secretorias del páncreas, mente semejante al observado en el rectángulo en la figura 5-1914. En la figura 5-19B, se muestrauna y describiremos en detalle su aspecto. Sin embargo, en tanto el lector no haya estudiado y conocido a microfotografíaconmayoraumento de un corte fondo la estructura del páncreas como órgano, quizá transversal deun acino semejante. En esta figura, se no sea muy fácil reconocer estas células. En conse- advierte queel cortetransversal del acinoguarda cuencia, describiremos en primer lugar lo suficiente semejanza con un pastel que se ha cortado en pedaacerca dela estructuramicroscópica del páncreas zos peroaúnno seha servido;cadasegmento del parapermitir al estudiante descubrir la clase ade- pastel corresponde a una célula secretoria. La secrecuada de células.Quienes deseen más datosacerca ción es producida en variasetapas que explicaredel páncreas pueden consultarlos en el capítulo 22. mos, y.Cl producto pasa por la punta de cada célula haciala luz central del acino (L en la fig. 5-198), Algunas orientaciones para descubrir que comunica con el conducto que drena la secreción. las células pancreáticas que muestran El núcleo de cada célula secretoria está situado cerca material citoplásmico basófilo de la base ancha, y el componente basófilo del citoplasma se dispone entre el núcleo y los lados y la Casitodas las células del páncreasson del tipo base de la célula. En estos sitios se presenta en forque produce y secreta los precursores de enzimas, que ma de substancia de color azul púrpura en cortes son proteínas. Estas enzimas llegan por los conduc- con H y E (fig. 5-198, flecha). tos pancreáticos al intestino, donde su acción es digerir algunosalimentos. Las células que sintetizan Evolución de los conocimientos las enzimas se disponen en grupos redondeados pey de la nomenclatura a partir queños que guardan semejanza con racimo de uvas, de estudios con ME por lo cual se llaman acinos (lat. acinus, uva). Cada acino tiene luz central que comunicacon un conAntes que fuera posible hacercorteslobastante ducto que sale de éI de modo muy semejante a como delgados para el ME, Porter y colaboradores logralo hace el tallo de la uva; el conducto lleva la secre- ron cultivo de células cuyo citoplasma en los bordes ciónhasta el conductopancreáticoprincipal. Los celularesestabaextendido de maneratandelgada acinos y sus conductosestánorientadosaleatoriaque podían examinarlo con el ME (después de fijar-
Fig. 5-19. A , microfotografía con mediano aumento de páncreas (teRida con azul de toluidina). En el rectángulo se advierte el corte transvenal de un acino. B, microfotografía con gran aumento de un acino pancreático (teñido con H y E). Obsérvese la luz central (L) del acino; los gránulos de secreción no teñidos que van a ser expulsados hacia la luz ocupan las partes de las células adyacentes a la misma. El núcleo (N) cerca de la base de cada célula y laregiónbasófila (flecha) entre el núcleo y la base celular son claramente visibles.
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BIOLOGIA CELULAR
Aspecto del retículo endoplásmico de superficie rugosa en las micrografías
parcialmente aplanada
vesícula tubular encorvada
Fig. 5-20. Esquemaen el cual se ilustrantridimensionalmente las diversas formas de lasvesículasmembranosas citoplásmicas. La superficiede corte de cada vesícula muestra cómo aparecería enun corte. Lasvesículas aplanadas grandes (izquierda) seIlaman cisternas.
Como se ilustra en las figuras5-21(esquema) y 5-22 (micrografía electrónica), el retículo endoplásmicorugosoobservadocon elME se presentaen forma de cisternas membranosas, cuyas paredes externas están tachonadas por ribosomas. Estas cisternas están muy cerca entre sí y suelen ser paralelas (figs. 5-21 y 5-22). Puede observarse secreción en la luz de las cisternas (fig. 5-22); es algo más electrodensa que la matriz citoplásmica entre las cisternas. Aunque la mayorpartede losribosomasenesta región están unidos a la superficie externa de las vesículas aplanadas del retículo endoplásmico rugoso, también hay algunos ribosomas libres entre cisternas adyacentes.
Función del retículo endoplásmico de superficie rugosa
La síntesisdeproteínaocurreen los ribosomas unidos a la superficie externa de las paredes membranosas de las cisternas de retículo endoplásmico rugoso; en este sitio, hay tRNA y mRNA junto con los ribosomas que participan en las reacciones por lo). Enel citoplasma observaron una red semejante virtud de las cuales se eslabonan aminoácidos según lasinstruccionescifradasalolargodelmRNA. a encaje de lo que parecían ser bridas y vesículas, y El le dieron el nombre de retículo endoplúsmico (RE). motivo de la intima relación entre los ribosomas y las vesículasmembranosas(Cisternas)delretículo Reticulo indica que los filamentos y vesículas estasi vana ban dispuestos en una red, y endoplásmico denota endoplásmicorugosoes,claroestá,que sintetizarse proteínas especiales para salir de la célusu sitio (gr. endon, dentro) del citoplasma. la,debensersegregadasdelcitosolenvesículas Cuando se hizo posible estudiar el retículo endoplásmico con el ME, se comprobó que la red consis- membranosas según se sintetizan. Además, para que tía en estructuras membranosas huecas, ya sea tú- estas proteínas especiales sean liberadas de las célubulos o estructurasamanerade vejiga llamadas lasdebenpermanecerseparadasdelcitosolenvevesiculas. En la figura 5-20 se ilustran algunas de es- sículas membranosas hasta que se vacían a través de tas últimas tridimensionalmente. Las vesículas apla- la membrana celular. En consecuencia, las proteínas nadas grandes de RE suelen llamarse cisternas. Aun- especiales sintetizadas dentro de la célula que tienen funciones en el exterior presentan un estado diferente que difiere la cantidad de RE en distintas clases de de las proteínas sintetizadas en relación con ribocélulas, prácticamente todos los tipos celulares poseenpor lo menosalgo.Además,alestudiarlo en somas o polisomas libres. Estas últimas proteínas se elaboran,claroestádentrodelcitosolynoestán cortes con ME pronto se descubrióquehabíados clases de retículo endoplásmico, el rugoso y el liso. segregadas del mismo. Aquínosreferiremosúnicamentealtiporugoso (REr)porque poseeribosomasquetienenaspecto Polisomas del retículo endoplásmico basófilo en preparaciones para MF y de ello depende de superficie rugosa la síntesis de proteínas que ocurre en el retículo endoplásmico rugoso. La basofilia citoplásmica obserLos ribosomasdelretículoendoplásmicodesuvada en cortes teñidos para MF, por ejemplo, en las perficie rugosa, al igual que la mayor parte de los polisomaslibres,estándispuestosencúmulosya partesbasalesdelascélulasacinosasdelpáncreas (fig. 5-19B) se explica por el gran número de riboso- menudo en espirales (figs. 5-22, micrografía incluimas, la mayor parte de los cuales están unidos al re- da) en relación con moléculas de mRNA. La subunitículo endoplásmico rugoso en estas zonas. dad mayor de cada ribosoma está unida a la mem-
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
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Luz del acino
Grhnulos de cirn6geno que esthn expulshndose
las
Base de c6lula acinosa del phncreas
Fig. 5-21. Esquema de una célula acinosa del páncreas enel cual se muestran los sitios donde se observan gránulos en las radioautografías preparadas con muestras de tejidos tomadas en tiempos diferentes después de inyectara un animalleucina marcadacontritio.(Cortesíade C. P. Leblond.)
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BIOLOGIA CELULAR Fig. 5-22.Micrografíaselectrónicas en lascualesseobserva el retículoendoplásmico de superficie rugosa enel citoplasma de un hepatocito (de una rata tratada con cortisona). En la micrografía grande ( X 38 000) obsérvenselas cisternas paralelas del retículo endoplásmico de superficie rugosa (REr), cuya superficie externa está tachonadaporribosomas. La luz de cada cisterna contiene proteína recién sintetizadaqueporúltimo serásecretada.Adviértasetambién el retículo endoplásmico de superficielisa(REI) en laporcióninferiorde la micrografía. Se obser(M) y van además mitocondria glucógeno (Gl). (Recuadro). Corte tangencia1 ( X 37 000) delascisternas del retículoendoplásmico rugoso en el cual se advierten los ribosomas.quelotachonan. Las flechasseñalanpolisomas.(Véase también fig. 5-23.) (Cardell R.: h a t . Rec.;180:309. 1974.)
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
brana mismadelretículoendoplásmico rugoso. La menorsobresalehacialamatrizcitoplásmica (fig. 5-24). Como los polisomas están en la superficie externa de las cisternas, parece lógico suponer que al eslabonarse los aminoácidos para formar cadenas de polipéptidos, la proteína que está siendo sintetizada pasa a través de las paredes membranosas hacia el interior de las cisternas(fig. 5-24). Posiblemente haya algo semejante a un poro en la membrana a través del cual el extremo de una molécula neoformada de polipéptido puede entrar en la cisterna tan rápidamente como se está alargando por los ribosomas en el exterior de la membrana. Por métodos de fraccionacióncelular(fig.5-9), el retículoendoplásmico rugosopuedeaislarse enformacomparativamente pura, aunque se disgregaenpequeñasvesículas limitadas por membrana con los ribosomas en el exterioralprepararhomogeneizadoscelulares.Ade-
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más,valiéndosededetergentespuedeneliminarse losribosomas del retículoendoplásmicorugoso, por lo cual también pueden analizarse por separado valiéndose de técnicas bioquímicas.
Hipótesis de la señal Surge la pregunta por qué, según el tipo de proteína que se sintetiza, algunos polisomas están unidos a membranas en tanto que otros se hallan en libertad en el citoplasma. Hay algunos datos de que en etapa inicial todos los polisomas están libres en la matriz citoplásmica, pero los que sintetizan proteínas segregadas por membrana se unen a las membranas del retículo endoplásmico rugoso poco después de comenzar la síntesis de la proteína. Parecen ser capaces de efectuar lo anterior porque los segmentos iniciales de todas las clases de moléculas de proteínas segregadas por membrana que se .sintetizan tienen una "señal" específica (como se ilustra en la parte superior de la fig. 5-24), probablemente una sucesión particular de aminoácidos, que permite que estas moléculas proteínicas se unan a determinados sitios en la membrana del retículo endoplásmico rugoso. La misma "señal'(sucesióndeaminoácidos) permite que este tipo de proteína atraviese la membrana del retículoendoplásmicorugoso. Una vez que lo hahecho, el segmento inicial puede desdoblarse y separarse de las moléculas proteínicas por una enzima especial dentro de las cisternas. Las proteínas y las glucoproteínas integrales (pág. 126) que se convierten en parte de la membrana del retículo endoplásmicorugosoquizáseformendemanera muy semejante, sólo que en este caso, en lugar de atravesar la membrana, se detendrían antes de pasar por completo. Después de la síntesis en los ribosomas y del paso hacia las cisternas del retículo endoplásmico rugoso, ocurren otras modificaciones en la molécula proteínica. La porción inicial de señal puede separarse y la molécula quizá se pliegue al formarse enlaces S-S. Estas etapas impiden que salga de nuevo del compartimientolimitadopormembrana, lo cualhace que el fenómenoseaunidireccional.Entonces,los azúcares, por ejemplo glucosamina y manosa, pueden~.añadirse en los sitios adecuados de la cadena de . polipéptido.
Fig. 5-23. Micrografía electrónica de parte deunacéluladela Distribución del reticulo endoplasmic0 cortezasuprarrenal de un fetohumano enla cualseobservan POlirribosomas unidos a la superficie externade lascisternasdel rugoso en distintas clases de cblulas retículo endoplkmico rugoso, - . aue . se han cortado taneencialmenu -~ te. Los ribosomas individuales se disponen para formar polirribosomas espirales. En esta preparación, causa a del plano de corte, Hay de endoplásmico en cada no seobservan las membranas del retículo endoplásmico rugoso. clase de célula nucleada, porque la membrana exter(Cortesía de E. Yamada.) cubierta membrana la la nuclear idéntica de es ana ~~~~~~
rwoso
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La porci6n de "señal" inicial de la molécula de polipéptidoqueseestesintetizandopermiteque se conjugue con el REr y que pase al interior de la cisterna
1
matriz citoplásmica
2. Estapartedelaseñalseseparaulteriormente delamolbculadepolipbptidoenlaluz
3. Y la molécula completa de polip6ptido (sin laporci6n"sefial")esliberada porúltimohacialaluz
Fig. 5-24. Esquema enel cual se muestra la síntesis de proteínas por ribosomas enla superficie externa de una cisterna del retículo endoplásmico rugoso según la hipótesis de señal (véase el texto). Obsérvese cómo el producto se secreta enel interior de la cisterna.
del retículoendoplásmicorugoso, pues posee ribosomasunidos,como se muestra en la figura 4-5 (pág. 99). La mayor concentración de retículo endoplásmicorugoso se observa en célulassecretorias comolasacinosas del páncreas(fig.5-21) y en los hepatocitos(fig.5-22). Sin embargo,muchasotras clases decClulas, nosiempresecretorias,también sintetizan y secretanproteínashacia el medio que lasrodea;porejemplo:los fibroblustos del tejido conectivo que secretan proteínas y otras substancias queformanlassubstanciasintercelulares que ocupan los espacios entre las células del tejido conectivo, los osteoblastos delhuesoque elaboranproteínas que formanparte de lasubstanciaintercelular orgánica del hueso y las células plasrnúticas que elaboran y secretananticuerposhacialacirculación. Algunas hormonas (las proteínicas) también son elaboradas por células con retículo endoplásmico rugoso bien desarrollado. En todas las c!asesde células, se necesita retículo endoplásmico rugoso para la síntesis de las enzimas contenidas en las pequeñas vesículas limitadas por membrana llamadas lisosomas, que mencionaremos en breve. En consecuencia, aun-
queel retículoendoplásmicorugosoestá más altamentedesarrollado en lascélulasevidentemente secretorias, esun componente esencial de todas las célulasnucleadas, pues se necesitaparalasíntesis y lasegregación de a ls proteínasrequeridasdentro de la célula y para los productos que serán secretados hacia el medio extracelular.
Destino de la proteína segregada por membrana sintetizada en el retículo endoplásmico rugoso Como explicaremos al hablar del aparato de Golgi, laproteínasintetizadaenlascisternas del retículo endoplásmicorugoso es suministrada,porvaciamiento,aotroorganitomembranosollamado aparato de Golgi. Este fenómeno se logra por vesículas pequeñasllamadas vesículas de transferencia que contienen la proteína, las cuales se desprenden por gemación del retículo endoplásmico rugoso, se desplazan, se fusionan y vacían su contenido en las estructuras membranosas que forman el aparato de Golgi (figs. 5225 y 5-26). No se ha dilucidado si al-
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
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gunas de estas vesículas de transferencia que se desprenden porgemación del retículoendoplásmico rugoso pueden excluir el aparato de Golgi ypasar directamente a la membrana celular, fusionarse con ella y vaciar su contenido al exterior de lacélula. Dentro dela región de Golgielproductoformado enel retículoendoplásmico rugoso es modificado químicamente y almacenado en vesículas membranosas pequeñas (fig. 5-21, vesiculas secretorias), forma en la cual llega a los sitios donde va a actuar el producto final.
APARATO DE GOLGI Paradilucidar la estructura y lasfunciones del aparato de Golgi se necesitó no sólo el advenimiento del ME sino también la técnica de radioautografía y un somero conocimiento de las enzimas que participan en la incorporación de carbohidratos a las proteínas. En consecuencia, gran parte de los datos definitivos son de origen reciente y queda mucho por aprenderse. Está comprobado que el aparato de Golgi esun organito membranoso muy importante que no forma parte del retículo endoplásmico. Aun-
Fig. 5-26. Mkrografía electrónica ( X 70 m)en la cual se aprecia la regi6n de una célula secretoria donde las cisternas del retículo endoplásmicorugosoestáncontra la periferia del aparato de Golgi. En varios sitios (flechas) se están separando por gemación del retículo endoplásmico rugoso vesículas de tramferencia de superficie lisa;transportanproteínas del retículoendoplásmicorugoso al aparato de Golgi.(Palade, G. F.: Proc.Natl. Acad. Sci. U.S.A., 53:613, 1364.)
primer sáculo de Golgi
que se presenta en todas las células, sus dimensiones varían mucho en distintas clases celulares.
/
fusi6n
Evolución de los conocimientos
carade formaci6n
~ ~~
Fig. 5-25. Esquema enel que se ilustrala formación delas vesículas de transferencia a partir del retículo endoplásmico rugoso y su fusión ulterior con la cara de formación del aparato de Golgi, por virtud dela cual llevan proteínas neosintetizadasdel retículoendoplásmicorugoso al primer sáculodeGolgi.
En 1898 Camillo Golgi, neurólogo italiano, al trabajar con un microscopio y con equipo no muy superior al que pudiera encontrarse en una cocina, hizo un descubrimiento que lo puso en el camino para compartir el premioNobelaños más tarde.Había fijado algunos cortes de tejido cerebral en una solución de dicromato y después efectuóimpregnación con una sal de plata.Alexaminar el tejidocon el microscopio descubrió un material obscuro en el citoplasma que parecía estar dispuesto en una red, y lo llamó aparato reticular de la célula. Estudios ulteriores de otrasclases de células comprobaron que había este organito,pero que no siempreformaba unared,por lo cual se llamó aparato de Golgi o complejo de Golgi. La mayoría de los autores en la actualidad sencillamente lo llaman Golgi. Más adelante, se demostró este organito en células fijadas en tetraóxido de osmio. Muchos estudios indicaron que el sitio y la forma eran diferentes en distintas clases de células especializadas. En las células secretorias,
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5-28). La palidez depende de que el aparato de Golgi no posee ribosomas; en las células secretorias el citoplasma adyacente al aparato suele poseer en abundancia retículo endoplásmico rugoso, lo cual lo torna basófilo, de modo que por contraste la zona de Golgi es más pálida.
Estructura fina del aparato de Golgi Aquí explicaremos las características generales de la estructurafina del aparatode Golgi;losrasgos especiales se explicarán más adelante. La unidadestructural delretículoendoplásmico rugoso es una vesícula membranosaaplanadaque posee en la superficie externa ribosomas y se llama cistemn; demaneraanáloga, la unidadestructural del aparatode Golgi es unavesícula membranosa en la suFlg. 5-27. Esquema de un acino pancreático teñido específica- aplanada, pero por no poseer ribosomas mente para demostrar el aparato de Golgi en las células acinosas. perficie exterior se distingue de la cisterna al llamarObsérvese que e l aparato de Golgi estáentre los núcleos y los la sácufo. La diferencia de aspecto entre las cisternas gránulos de cimógeno haciaelbordeapicaldelas células. (Esdel retículo endoplásmico rugoso y los sáculos del quema basado enunapreparaciónde C. P. Lebiond y H.Waraparato deGolgienmicrografíaselectrónicasde shawsky.) cortes ultradelgados se ilustra en la figura 5-21. Suele imaginarse que el sáculo de Golgi tiene forma de plato; al igual que los platos pueden apilarse por ejemplo, las acinosasdelpáncreas,estabasiuno sobre otro en la cocina, los sáculos del aparato tuado entre el núcleo y el vértice de la célula por el de Golgi suelen presentarse en el citoplasma en forcual sale la secreción (fig. 5-27). En otras clases de ma de pilas (fig. 5-21). Sin embargo, a diferencia de célula sin esta indole de actividades secretorias pola- una pila de platos verdaderos, los sáculos de la pila del aparato de Golgi suelen parecer como si se hubierizadas,partesdel aparatoa veces estabandistribuidas en el citoplasma, pero por lo regular bastante cercadelnúcleo. En años siguientes, se publicaron gran número de trabajos acerca del aparato de Golgi sin descubrir muchos más datos. Sin embargo, a la luz de lo que hoy se sabe valiéndose de ME y radioautografía, deben mencionarse las nociones proféticas de Bowen y Hirsch (en los decenios de 1920 y 1930, respectivamente), pues los dos supusieron que el aparato de Golgi debe actuar como sitio de almacenamiento y condensación de los productos de secreción elaborados en otros sitios de la célula.
Imágenes de Golgi negativas Enel laboratorio el estudiantequizá tenga ocasión de examinar con el MF un corte preparado con una técnica que demuestre el aparato de Golgi. Sin embargo, aunque los métodos comunes como la hematoxilina y eosina no tiñen al aparato mismo, suelen revelar que hay una zona que se tiñe un poco más rápidamente cerca del núcleo y que corresponde al sitio del aparato; estas zonas claras se llaman imágenes de Golgi negativas y se observan de manera óptima en células que elaboran secreciones (fig.
Fig. 5-28. Microfotografía con mediano aumento de osteoblastos en un corte de hueso (tinción de azul-eosina-hematoxilina).Se observan osteoblastos que comienzan a depositar hueso cerca de un foco de fractura. Los osteoblastos presentan áreas pálidas (regiones de Golgi negativas) en el citoplasma bas6filo.
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
sen apilado al revés y están algo separados uno de otro. Además, los dos platos del fondo y los dos superiores de la pila difieren algo de los intermedios, como después explicaremos. Vista tridimensionalmente, una pila de sáculos de Golgitendría el aspectoquemuestraen la figura 5-29. (Las vesículassecretoriasredondeadasenla parte superior de la figura se describirán más adelante.) Sin embargo, si un corte pasa por una pila de sáculos de Golgi, cada uno se presentará como dos líneas que,claroestá,correspondenalasparedes membranosas, una en un lado del sáculo y la otra en el opuesto (fig. 5-21). El contenido del sáculo no se observa. Por ello, en un corte de una pila hay un espacio delgado entre cada sáculo al igual que otro entre las paredes opuestas de cada sáculo. Puede haber de 3 a 10 sáculos en una pila. Continuidad entre las pilas de Golgi. El aparato de Golgi rara vez consiste en sólo una pila de sácu-
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los; suele tener varias. Se suponía en general, hasta fecha comparativamente reciente, que las pilas del aparato de Golgi en una célula estaban aisladas una de otra, porque no se advertían conexiones en los cortes ultradelgados utilizados para el ME. Sin embargo, si fuese posible emplear cortes más gruesos, pudieran observarse conexiones entre lo que parecen ser estructuras aisladas en los cortesultradelgados por arriba o por abajo del nivel en el cual se hizo el corteultradelgado. El examendecortesalgomás gruesos se ha hecho posible con el advenimiento del microscopioelectrónicodeunmillóndevoltios. Debido a su mayor poder de penetración, esta clase de ME permite estudiar cortes mucho más gruesos que el "E ordinario. Estos estudios han revelado algunas conexiones laterales entre pilas adyacentes. El tetraóxidodeosmioimpregnaelaparatode Golgi de las células. Sin embargo, Friend comprobó que sólo tiñe parte del aparato, esto es, el primer
Fig. 5-29. Esquema tridimensional del aparato de Golgi de una célula secretoria. Las vesículas de transferencia se separan por gemación del retículo endoplásmico rugoso que estaría en la porción inferior. En el caso de las células acinosas, las vesícllilas secretorias que se separande los sáculos en la cara madura se convierten en los Ilamados gránulosdecim6geno.(Basado en un modelo de J. Kephart; ilustración cortesíade C. P. Leblond.)
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sáculo de la parte inferior de la pila. Rambourg y Clermont aprovecharon esta propiedad para examinar elsáculo en cortes de 2 pm de grueso con el microscopioelectrónico de megavoltaje.Descubrieron, en ocho tipos celulares, que el primer sáculo en cada una de las pilas se continuó con el primero de las pilasadyacentes, de modo que el aparato de Golgi constituía una red irregular dentro de la célula. En las neuronas, el cuadro que obtuvieron fue de un aparatoreticularalrededor del núcleo, muy semejante al descrito originalmente por Golgi. En otras células sólo se advirtió una red irregular en un lado del núcleo. Con amplificaciones mayores, el primer sáculo (del fondo) tiene aspectofenestrado, como ya se sabía; las fenestraciones suelen ser tan anchas que Rambourg y Clennont consideran que este sáculo consiste en una red tubular. El primersáculo de una pila se continúacon el primero de alguna de las otras pilas de Golgi en la célula; sin embargo, la situación de otros sáculos en las distintas pilas es más compleja; pueden estar unidos al sáculo correspondiente o a un sáculo distinto de otra pila. En consecuencia, las pilas de Golgi no están aisladas, sino conectadas entre sí formando la red del aparato de Golgi. Posición de las pilas de Golgi en distintas clases de células. En células secretorias especializadas como lasacinosas del páncreas(figs. 5-21 y 5-27), el aparato de Golgi está situado sobre el núcleo y ocupa un sitioentre el retículo endoplásmico rugoso (que está cerca de la base de la célula) y el vértice de la célula por el cual se expulsa la secreción, producida en el retículo endoplásmico rugoso y modificada en el aparato de Golgi. En células donde no hay polarización tan neta de la actividad secretoria, las pilas de Golgi no tienen esta situación específica, pero aunque pueden estar dispersas en algunas clases de células, en la mayor parte están cerca de los centríolos. El número de pilas en una célula varía y son más abundantes en las neuronas voluminosas. Sin embargo, todas las clases de células necesitan aparato de Golgiporque, como veremos, es indispensable para conservarlasmembranas y las cubiertascelulares. Las dos caras de las pilas de Golgi.Se dice que una pila de sáculos tiene dos caras; una se llama cara de fomucidn, inmaduru o cis (lat. de este lado o cerca), que suele ser convexa (no siempre), y la segunda se llama caru madura o trans (lat. más allá), que suele ser cóncava. En la figura 5-29, la cara de formación observada en la base del esquema guarda relación con vesículas redondeadas pequeñas, en tanto que lacara madura en la parte superior se acompaña de vesículas redondeadas más volumino-
sas. En la figura 5-21, lacara de formación está orientada hacia la base de la célula (hacia el núcleo) y cerca del retículo endoplásmico rugoso. Por otra parte, la cara madura está orientada hacia el vértice de la célula, la dirección en la cual se expulsa la secreción(fig. 5-21). Formación y conservación de las pilas de Golgi. Para tener en la debida perspectiva el aparato de Golgi es importante percatarse de que carece de ribosomas y, en consecuencia, no sintetiza los sáculos membranosos que lo forman. La formación, la conservación y la capacidad funcional dependen del retículo endoplásmico rugoso. La membrana de la cual se forman los sáculos de Golgi es sintetizada en el retículo endoplásmico rugoso y llega a la cara de formación de la pila de Golgi por virtud de vesículas pequeñas llamadas vesiculas de transferencia (o intermedias); éstas se desprenden por gemación del retícu-* lo endoplásmico rugoso (figs. 5-25 y 5-26) en sitios donde ha perdido los ribosomas. Después se desplazan hacia la cara de formación de una pila de Golgi donde las paredes membranosas se fusionan con las del sáculoinferior,lo cual explica que esta cara se llame de formación de la pila de Golgi. Desde que se comprobó que los dos lados de cualquier membrana noson iguales entre s í , adquirió importancia comprender cómo las membranas pueden fusionarse para permitir que se conserve la ”lateralidad” adecuada en la nueva estructura membranosa que contribuyena formar. Como se muestra en la figura 5-25, los lados externos de la membrana de la vesícula de transferencia y del primer sáculo de Golgi se unen y fusionan, después de lo cual las mitades externas fusionadas se abren en el sitio de contacto parapermitir que se unan y fusionen las mitades internas de las dos membranas. En el sitio de fusión,las mitades internas de las dos membranas se abren de modo que el contenido de la vesícula de transferencia puede vaciarse en el primer sáculo de Golgi. Además, la pared membranosa de la vesícula se abre completamenteparaconvertirse en parte de la pared membranosa del primer sáculo de Golgi, fenómeno por virtud del cual la pared membranosa delsáculo se expande con las superficies adecuadas de la membrana orientadas hacia el interior y el exterior, respectivamente. Recambio de los sáculos en una pila; por qué las pilas de Golgi deben renovarse constantemente. Las vesículas llenas de secreción que pueden tener diversas finalidades se desprenden por gemación de modo más o menos constante de la cara madura de la pila de Golgi. En consecuencia, la membrana en el sáculo superior de una pila se pierde continuamente. Dado que el aparato de Golgi no puede sintetizar por sí
CITOPLASMA
mismo más membrana, la porción perdida en la cara madura sólo puede ser compensada por nueva membrana que se añade al primer sáculo en la cara de formación. Ello significa que hay recambio de sáculos. Al ser"usada"lamembrana del sáculoen la parte superior de la cara madura por la formación devesículasmembranosasque se desprendenpor gemación, la membrana del siguiente sáculo subyacente a su tiempo debe convertirse en la membrana del sáculo de la cara madura. De manera análoga, la membrana del sáculo inferior, al añadírsele cada vez más membrana por las vesículas de transferencia, se convierte en la membrana del sáculo inmediatamente suprayacente. Por ello, hay recambio de la membrana de los sáculos de la pila de Golgi en el cual se añade nueva membrana en la cara de formación y se pierde membrana de los sáculos superiores enla cara madura al originar vesículas secretorias (también llamadas gránulos secretorios). Origen del contenido de los sáculos de Golgi. El contenidoproteínicodellíquidode los sáculosde Golgiprovienedelretículoendoplásmicorugoso porvirtudde las vesículasdetransferencia,pero puede ser modificado desde el momento en que entra al sáculo por la cara de formación hasta que sale en una vesícula secretoria por la cara madura. Parte del componente de carbohidratos del contenido de lossáculosdeGolgitambiénprovienedelretículo endoplásmico rugoso, pero la mayor parte se añade en los sáculos de Golgi, donde algunas enzimas, llamadas glucosiltrunsferusus, dispuestasen las paredes membranosas de los sáculos, añaden grupos de carbohidratos a las moléculas proteínicas. En células que secretan glucosaminoglicanos sulfatados, el sulfato también se añade en los sáculos de Golgi. En consecuencia, el aparato de Golgi tiene papel clave en la síntesis de las secreciones celulares que contienen glucoproteínas y glucosaminoglicanos. El vehículo líquido para estos componentes macromoleculares proviene, claro está, del líquido que entra en el retículo endoplásmico rugoso a partir del citosol. La cantidad relati-va, y por ello la concentración de los componentesenestelíquido,parecenserregidas por el movimiento de líquido entre el interior de los sáculos de Golgi y el citosol. Cómo la proteína segregada por membrana se desplazadelacaradeformaciónalacaramadura. Cabe suponer que el contenido proteínico del líquido liberado en el sáculo inferior por las vesículas de transferencialleguealsáculoen la cara de formación por dos caminos; a saber: En primer lugar, si no hubiese conexiones entre sáculos adyacentes, POdría desplazarse únicamente porque el sáculo en el cual está contenido viajara del fondo a la parte su-
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perior de la pila. En segundo lugar, si hubiese conexión de los sáculos de una pila, sería posible que las proteínas se desplazaran por los sitios de conexión de un sáculo a otro. Sin emba.rgo, si las proteínas se mueven de esta manera, parecería que, en lugar de pasardeunsáculoalsiguienteenlamismapila, sería más probable que pasaran lateralmente de un sáculo de una pila a otros sáculos al siguiente nivel en pilas adyacentes. Esta vía más indirecta sería más compatible con la observación reciente de Clermont y Rambourg de que aunque no parece haber conexiones directas entre sáculos adyacentes dentro de las pilas, los túbulos que conectan sáculos de Golgi lateralmente con sus equivalentes en otras pilas (que no se muestran en la fig. 5-21) se anastomosan de manera tal que pudieran permitir el paso de materiales de secreción de los sáculos de una pila dada a los sáculos a otros niveles de pilas adyacentes. Se apreciará que durante el proceso de ceder su contenido de proteína al sáculo inferior en la cara de formación, las vesículas de transferencia proporcionan membrana al sáculo del fondo al fusionarse con él. Por ello, sería ilógico suponer que las proteínassonproporcionadasalsáculoinferiorcon el mismo índice con que se pierde membrana de la cara madura, porque se necesita membrana para la formación de las vesículas secretorias. También pudiera razonarse que, hubiese o no interconexiones entre los sáculos, la proteína no entraría en el sáculo en la cara de formación más rápidamente de lo que podría vaciarse en este sáculo a partir de vesículas de transferencia; en consecuencia, pudiera pensarse que el tiempo de recambio de la proteína en el sáculo sería igual al tiempo de recambio de la membrana del mismo. Sin embargo, algunos datos indican que el índice de recambio de la membrana del sáculo es algomáslentoque el del contenidoproteínicode los sáculos.
Cómo se comprobó por radioautografía que el carbohidrato en las secreciones celulares era sintetizado principalmente por los sáculos de Golgi Paraexplicarloanterior,debemosprimerodescribir una clase de célula secretoria llamada célula caliciforme muy especializada que elabora secreción glucoproteínica. Células caliciformes. El intestino delgado está revestido por una sola capa de células epiteliales más altas que anchas y dispuestas iado a lado (lámina 1-1,centro). Estas células son de dos clases; 1) células que se tiñen pálidamente y están especializadas para absorber los productos de la digestión y 2) cé-
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C6lula caliciforme
Fig. 5-30. Microfotografía ( X 800) del epitelio del intestino delgadodel perro teñida con H y E, que muestra una célula caliciforme. El núcleode la célula caliciformeestá debajo de la parteensanchada(tazón) del cáliz.
M a s caliciformes, especializadas para secretar moco y dispersas entre las células del primer tipo. Como se explicó en el capítulo 1, el moco es una substanciaresbaladizaespesaformadaporglucoproteínas que se tiñe de magenta con la técnica de PAS, como se muestra en la lámina 1-1, centro. El moco secretad0por lascélulascaliciformesfluye sobre el revestimientodelintestinoycubreyprotegea la superficie libre de las células de absorción. La forma característicade la célulacaliciformedepende de que la porción basal, que contiene el núcleo, es más angosta y por ello parece el pie de un cáliz, en tanto que la parte de la célula entre el pie y la superficie libre (tazón o parte ancha del cáliz) está tan distendida por glóbulos de moco semejantes a burbuja rodeados por membrana que se abulta lateralmente y comprime los lados de las células de absorción adyacentes(fig. 5-30). Papel del aparato de Golgi en las células caliciformes. Las pruebasqueindicanque el aparatode Golgi pudiera tener alguna función para añadir carbohidratosa lassecrecionesprovienen devarias fuentes. Por ejemplo: la técnica de ácido peryódico de Schiff (PAS) a menudo descubría carbohidratos en la región de Golgi de diversas clases de células. Por último, Neutra y Leblond comprobaron que al administrar a animales glucosa radiactiva, las radioautografías de tejidos que poseían células calicifgrmes revelaban granos sobre las regiones de Golgi de las células caliciformes, y que ello ocurría en tejidos tomados de los animales y fijados menos de cinco minutos después de administrar la glucosa radiactiva
(fig. 5-31). Estos resultados indican que cuando las célulascaliciformesdisponen de glucosa marcada, casi inmediatamente se incorpora en macromoléculas de carbohidratos en la región de Golgi, que, en las células caliciformes, está situada inmediatamente por arriba del núcleo. Al vigilar el destino de este material macromolecular por radioautografía, se descubrió que entra ulteriormente en el tazón de la célula caliciforme y después es liberado a través de la superficie libre de la célula en la secreción mucosa. Otros datos indican que la mayor parte del componente de carbohidratos de las secreciones de glucoproteínas se añade constantemente a las proteínas en todos los sáculos de Golgi y las proteínas derivan del retículo endoplásmico rugoso. Sin embargo, se descubrió que la suma de algunos de los residuos de azúcar en las cadenas laterales de carbohidratos de las glucoproteínas comienza en el retículo endoplásmico rugoso poco después que las cadenas de proteínas sintetizadas en los ribosomas son liberadas hacia las cisternas del retículo endoplásmico rugoso. Por loregular,en el retículoendoplásmicorugosoprimero se añade N-acetilglucosaminaydespués manosa. Ulteriormente, .en el aparato de Golgi se añaden galactosa, fucosa y ácido siálico para completar las cadenas laterales de carbohidratos de las glucoproteínas. Elloes efectuado por las glucosiltransferasas y, como era lógico suponer, la membrana de Golgi es fuenteparticularmentericadeestasenzimas. Debe señalarse que, a diferencia de las cadenas polipeptídicas de proteínas sintetizadas por ribosomasaislados .en unsitio,lascadenas lateralesde carbohidrato de las glucoproteínas se construyensucesivamente en sitios distintos por diversas transferasas que añaden azúcares uno por uno de manera
Fig. 5-31. Radioautografía del epitelio del intestino delgado de la rata, cinco minutosdespuésde inyectarporvíaintravenosa enlaquese observan gránulos en unacélula caliciglucosa 3H, formesobre la región de Golgi (G), inmediatamente subyacente alnúcleo (N) dela célula.(Cortesíade C. G. Bennett.)
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gradual,durante el tiempo quela proteínase desplaza por las cisternas del retículo endoplásmico rugoso y deél al aparato de Golgi. Dado que gran parte de los carbohidratos se añaden al contenido de los sáculos de Golgi al desplazarse por una pila, los sáculos más cerca de la cara madura debieran poseer más carbohidratos que los cercanosa la cara de formación.Rambourg,Hernandez y Leblond comprobaron que el contenido de los dos o tres primeros sáculos de la cara de formación de una pila producen reacción positiva débil a los carbohidratos por 1á técnica de ácido peryódico yplata(estatécnicaparamicroscopiaelectrónica corresponde a la de PAS de uso común para demostrar carbohidratos al emplear microscopio fotónico. La reacción del contenido de los sáculos aumenta en intensidad al acercarse a la cara madura, y las reacciones más intensas se advirtieron en el último sáculo (el más maduro) de lapila. Forma en que vesículas especiales pudieran añadir membrana y túnicacelularalasuperficiecelular. Durante el crecimiento de tejidosporproliferación celular se necesita síntesis de nueva membrana celular porque, despuésde la división, las células hijas crecen rápidamente. También se necesita más túnica o cubierta celular para revestir las superficies de número creciente de células. La forma en que se logra lo anterior ha sido investigada por Bennett y Leblond valiéndose de radioautografías con fucosa 3Hcomo precursorpara seguir laformación de glucoproteína.Estudiaron las células cilíndricas(deabsorción) que revisten alintestino, pues crecenrápidamente después de dividirse y también tienen cubierta celu-
Fig. 5-32. Esquema en el cual se advierte cómo las vesículas que se separan por gemación de los sáculos de Golgipueden contribuir a producir membrana celular y cubierta celular a la superficie de la célula al fusionarse con ella. Adviértase que la mitad externa de la membranade lavesicula se convierte enla mitad interna de la membranacelular.
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lar prominente (fig. 5-7). Dos minutos después de la inyección de fucosa 3H en el animal,podía descubrirse radiactividad enel aparato de Golgi de las células, donde este azúcar es captado durante la síntesis de glucoproteína. Cabe suponer quela fucosa sea el último azúcar en ser tomado por las moléculas de glucoproteína, pues está situado en el extremo de las cadenas laterales de carbohidratos. En término de 20 minutos, la mayor parte de la radiactividad había aparecido en todas las superficies celulares, lo cual indicó que la glucoproteína había emigrado del aparato de Golgia la túnica o cubiertacelular. El portador que participa parece ser un tipo de vesícula secretoriacuyamembranabrindaríamembrana celular adicional y cuyo contenido de glucoproteína pudiera proporcionar túnica celular adicional, como se ilustra en la figura 5-32. Debeseñalarsealestudiar esta ilustración que el contenido de la vesícula (futura cubierta celular) es rodeado por el lado de la membrana de Golgi quees lacontraparte del lado externo dela membranacelular. Así cuando la vesícula toca la membrana celular, el lado externo de la vesícula (contraparte de lamitadinterna) dela membrana celular se fusiona con esta última. El sitio fusionado se abre y permite que el lado interno de la membrana de la vesícula se funda con el lado externo de la membranacelular, y alabrirse el sitio fusionado el contenido de la vesícula (material de cubierta o túnica celular) se vacía hacia el lado exterior de lamembranacelulardondedebeestar. (El lado interno de la membrana de una vesícula secretoriaes,claroestá,lacontraparte del ladoexterno de lamembrana celular.)
(Cubiertacelular
I .mitad externa . ..
1
ltad Interna J
lade
membrana celular
cara madura
último &culo de Golgi
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La liberación del contenido de una vesícula hacia la superficie de una célula por esta clase de mecanismo suele llamarse exocitosis. Observaciones en células hepáticasquenoestánencrecimientosugieren que puede haber renovación de la membrana y la cubierta celulares incluso en estas células por el mismomecanismo.También es interesanteque las membranasde los sáculosde la caramadura del aparato de Golgi, de la cual se añade nueva membrana a la celular, guarda semejanza con esta última en grosor, en tanto que las de los sáculos de la cara inmadurasonbastante másdelgadas y, enconsecuencia, más semejante a las del retículo endoplásmico rugoso. Ello hace pensar que otra función del aparato de Golgi pudiera ser modificar la membrana formada en el retículo endoplásmico rugoso para que sea semejante a la celular y susceptible de fusionarse con ella. En la membrana de los sáculos de Golgi hay fosfolípidos, esteroles y proteínas en cantidades intermedias entre las que presentan el retículo endoplásmico rugoso y la membrana celular.
de la pila de Golgi difieren de los demás por lo menos en algunos tipos de células. En ellos, el sáculo penúltimo es paralelo al resto de la pila, pero lo que se consideraría el último sáculo tiene forma irregular y suele extenderse a cierta distancia dela pila. El penúltimosáculo, si bienestá orientadoparalelamente a los demás, está más fenestrado y, por métodoshistoquímicos,puedecomprobarsequecontiene dos enzimas que no se presentan en el resto del aparato de Golgi, la tiamina pirofosfatasa y la nucleósido difosfatasa. El último sáculo irregular,cuando existe, fue llamado por Novikoff GREL, por motivosqueexplicaremos. Se caracterizapor poseer unaenzimaquepuedeactuarsobremuchasmás substancias que poseen fosfato que las dos que acabamos de mencionar, pero en un medio algo ácido; es la fosfatasa ácida. No se ha dilucidado cabalmente por qué se presentan estas enzimas particulares en algunos sáculos de Golgi y no en otros, pero posiblemente ello guarde relacióncon el papelquetienenlasenzimaspara ayudar a la síntesis o modificar el contenido de los sáculos de Golgi antes que este deje la cara madura Estudios histoquímicos de la región del aparato de Golgi en las vesiculas secretorias, o de Golgi a nivel de ME para redondear el complemento enzimático del contenido del sáculo de modo que las vesículas secretoLa identificación y la caracterización de diversas rias que nacen de é1 puedan desempeñar sus funciofosfatasas en lo que se piensa sea el aparato de Golgi nes respectivas. han brindado muchos datos. Un breve resumen del Antes de explicar cómo se forman y liberan las método histoquímico de uso común puede ayudar a vesículas secretorias del aparato de Golgi se necesicomprender la estructura y la función del aparato tan comentarios adicionales acerca de la nomenclade Golgi.’ tura. Definición de secreciones y nomenclatura empleada Rebanadasgruesas (50 p m a 75 pm) hechas con en relación con su producción. Aunque la secreción un instrumento llamado “rebanador” se incuban con un se enumeró en la página 4 como una de las propiesubstrato de la enzima problema y con algo de nitrato dades fisiológicas básicas de todas las células, aquí de plomo. (Por ejemplo, se utiliza pirofosfato de tiamina debe explicarse que en los organismos multicelulares como substratoparadescubrirpirofosfatasadetiamien los cuales haydivisión del trabajo,con células na;puedenemplearsenucleósidos,generalmenteuridindifosfato, para la nucleósido difosfatasa, y el glicero- que se especializan de modo que su estructura particular esté adaptada para desempeñar determinadas fosfato sirve como substrato para lafosfatasaácida.) funciones, la que hoy se conoce como secreción se Estasdiversasenzimas,cuando se presentan,deslimita a pocas células especializadas. En consecuendoblan los iones fosfato de sus substratos respectivos, clasifican y los primeros se combinan con los iones libres de plo- cia, sólo algunas células del cuerpose mo para formar un precipitado de fosfato de plomo. El como secretorias. tejido lavado se corta para examinarlo con el ME. Como Desde el punto de vista etimológico, secretar sigel plomo que se presenta en el precipitado es metal pe- nifica separar algo de alguna otra cosa. Hay, claro sado, es electrodenso en el ME, lo cual permite localiestá, muchas substancias que se separan de las céluzar el sitio intracelular de la enzima problema. las,peronosellamanobligadamentesecreciones. Hoypuedenañadirse másdetalles a la descrip- Una noción comprobada desde hace largo tiempo es que para que algo se llame secreción debe tener una cióngeneraldelaestructurafinade las pilasde finalidad útil en algún sitio del cuerpo; esta noción Golgi, en particular respecto a la localización de alayuda a diferenciar entre las secreciones y las excregunas enzimas. En primer lugar, como se aprecia en las figuras 5-33 y 5-34,los que se habían considera- ciones celulares, porque estas últimas se consideran productos de desecho del metabolismo que por últid o como los dos últimos sáculos en la cara madura
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
mo deben ser eliminados dentro del cuerpo o salir del mismo.Además,losproductosdedesechodel metabolismoescapande los límitesde la célulaal pasar por el plasmalema desde el citosol hasta el líquido tisular extracelular. Sin embargo, las secreciones, por su carácter de productos útiles sintetizados dentro de la célula para ser usados en otro sitio, se originan en el retículo endoplásmico rugoso y desde ese momento siempre están contenidas en vesículas membranosas de alguna clase. En primer lugar, las vesículasmembranosas(vesículasdetransferencia) que contienen la secreción se desprenden por gemación del retículo endoplásmico rugoso; en seguida, se fusionanconlossáculosdeGolgi y vacíanen ellos su contenido. Después, tras el paso por el aparato de Golgi, otras vesículas se desprenden del sáculo más alto de Golgi y se desplazan al plasmalema, donde las paredes membranosas se fusionan con el plasmalema y su contenido se vacía al exterior de la
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célula. A s í , las secreciones siempre están segregadas del citosol, lo que no ocurre con los productos de desecho. El proceso por virtud del cual se expulsan secreciones de las células aveces se llama exocitosis, probablementeporquelapalabrafagocitosis(gr. phugein, comer; citos, célula y osis, fenómeno) denota el proceso por virtud del cual una célula engloba una partícula extracelular con el plasmalema y después atrae la partícula recubierta al citoplasma. De esta manera, se ideó la palabra exocitosis para denotar el proceso por el cualunasubstanciarodeada por membrana dentro de las células es expulsada de manera inversa del citoplasma al exterior. ¿Qué son los gránulos de secreción? La secreción se estudió inicialmente con el MF y el ME en cortes de tejidos fijados. En estas preparaciones, el contenido de las vesículas secretorias (por la proteína que poseen) es coagulado por el fijador empleado, por lo cual en los cortes tenía el aspecto de gránulos. En
Fig. 5-33. Micrografia electrónica ( X 37 5 0 0 ) de parte de una célula secretoria de la parótida de la rata en la cual se advierten una pila de Golgi y los organitos adyacentes. La explicación puede consultane en el pie de la figura 5-34. (Cortesía de A. R. Hand; según Leblond; C. P.y Bennet, G: En Brinkley, B. R. y Porter, K. R. (eds.): Znternational Cell Biology 1976-1977. pág. 326. Nueva York,Rockefeller Press, 1977.)
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Fig. 5-34. Esquema del aparato de Golgi en una célula secretoria de la parótida de la rata (que se muestra en la del retículoenfig. 5-33). Cerca del bordeinferior pueden observarse los extremos de lascisternasasociadas doplásmico rugoso a lo largo de la cara de formación de la pila; estos extremos carecen de ribosomas. Se aprecian vesículas de transferencia (Tr) entre las cisteriras de REr y la cara de formación del aparato de Golgi. E1 primersáculodeGolgi (1) presentaabundantesfenestraciones y el segundoestádistendido. El tercero y el cuarto están aplanados y el cuarto (penúltimo) es más fenestrado que el segundo o el tercero. El quinto sáculo (el último en la parte superior de la pila) se llama sáculo GREL; se extiende a lo largo de la cara madura de manera menos regular que los demássáculos.Adviértasequepresentadistensionesirregularesparaformargránulosprosecretorios (GPS), que también se llaman vacuolas de condensación, las cuales por último se liberan en forma de gránulos se ponen en contacto intimo secretorios (GS). Las regiones de las cisternas del retículo endoplásmico rugoso que con el sáculoGRELtambiéncarecenderibosomas.(Cortesía de C. P. Leblond.)
consecuencia,sehizocostumbredaralo que hoy conocemos como vesículas secretorias el nombre de gránulos de secreción. En vida del sujeto, claro está, no son gránulos sino pequefios sacos membranosos de líquido que hoy pueden aislarse de lascélulas como tales valiéndose de métodosadecuados. Sin embargo, las vesículas secretorias que salen del aparato de Golgi se llaman en general gránulos secretorios y las partes de los sáculos de Golgi que están
hinchadas y a punto de desprenderse por gemación suelen denominarse gránulos prosecretorios. Sin embargo, l a s vesículas que se desprenden por gemación del retículoendoplásmicorugosoparafusionarse con el sáculo inferior de una pila de Golgi no se llaman gránulos sino vesiculas, porque cuando se descubrieron ya se apreció que eran bolsas membranosas de líquido. Sin embargo, no ocurría así cuando se observaronlas vesículas secretoriasmáspa-
CI7-OPLASMA Y ORGANlTOS ClTOPLASMICOS
tentes por vez primera y se llamaron gránulos secretorios. Estas diversasestructuras, desde luego,son todas ellasvesículassecretorias de una clase o de otra, y consideramos que deben recibir ese nombre, pero por el momento debemos hacer algunas concesiones a la nomenclatura antigua. Porúltimo,paracomprenderlisosomas, que explicaremos en breve, debe entenderse que es posible que un organito sintetice secreción y se produzcan vesículas que la contienen sin que éstas salgan de las células.Algunas de las vesículas secretorias que se desprenden porgemación del aparato de Golgiy que se llaman lisosomas están destinadasadesempeñar sus funciones dentro de las células. En consecuencia, al meditar acerca de la secreción es menester percatarse deque notodaslasvesículas quese desprenden porgemación del aparato de Golgi estándestinadasaliberarlassecrecionescontenidas hacia el exterior de la célula. Por ello, reconocemos que puede ocurrir secreción a nivel de organitos al igual que a nivel celular, de modo que todas las secreciones celulares son secreciones de organitos, pero no todas las secreciones de organitos terminan como secreciones celulares. A continuación, la primera etapa en la formación de una vesícula secretoria,apartir del sáculo de Golgi es que parte de esteúltimo se distiende con secreción y como un todo, o parte de la porción distendida, se desprende a manera de vesícula secretoria. Sin embargo, antes de hacerlo no suele llamarse vesícula prosecretoria sino gránuloprosecretorio, por los motivos que mencionamos (figs. 5-33 y 5-34). En vida del sujeto no es una estructura sólida, claro está. Cuando estas estructuras se separan del aparato de Golgi a veces se tornan más pequeñas, probablemente a causa de absorción del líquido que contienen hacia el citosol. En estaetapa, o inmediatamente antes, los gránulos prosecretorios a veces se llaman vacuolas de condensación, término muy confuso porque vacuola (lat. vacuus, vacío) esun espacio o cavidad pequeño, en tanto que la vesícula secretoria es una estructura membranosa que contiene líquido y no un agujero en el citoplasma. Después de haber explicado la nomenclatura inadecuada, podemos referirnos a la noción de GREL.
Noción GREL La forma del último sáculo de la cara madura de las pilas de Golgi, por lo menos en un gran número de tiposcelulares, difiere ligeramente de losotros sáculos de la pila y, además, posee distinto complemento de fosfatasas. Haber aclarado las diferencias entre este sáculo y los demás dependió, en gran me-
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dida, de los muchos estudios de Novikoff, quien lo llamó GREL. La G en GREL indica que su sitio y su morfología guardan intima relación con el aparato de Golgi. En realidad, de la pared membranosa del sáculo GREL aparecen inicialmente como distensiones bulbosas las vesículas (gránulos) prosecretorias. La abreviatura REen GREL indica que el sáculo tambiénguardaintimarelacióncon el retículoendoplásmicorugoso,comohandemostradoclaramente Novikoff y colaboradores. Es manifiesto que las regiones sin ribosomas de las cisternas del retículo endoplásmicorugoso están en intimaaposición con el sáculo GREL, y algunas incluso se introducen en lasfenestraciones del mismo.Acausa de esta intimarelación, se haenunciadolaposibilidad de que estascisternas del retículoendoplásmicorugoso, u otras, en realidad se abran enel sáculo GREL, e investigaciones recientes se han encaminado a obtener más datossobre si existen estasconexiones. Seacomosea, ClermontyRambourg en fechareciente lograron demostrar conexiones tubulares que comunican el penúltimo saco en la cara madura de la pila de Golgi con el sáculo GREL dela pila, por lo cual parece probable que estos túbulos sean capacesde transportarproductossecretorios al sáculo GREL desde los sáculos de Golgi subyacentes. Por último, la L en GREL denota lisosomas. Como el sáculo GREL contieneunaenzima,lafosfatasa ácida, y dado que los lisosomas (vesículas que cobtienen enzimas lisosómicas y que se desprenden por gemación del aparato de Golgi para actuar enel citoplasma,comodescribiremos) suelen identificarse por su contenido de fosfatasa ácida (fig. 5-35),parece lógicosuponerqueloslisosomastambién se forman a partir de GREL. La noción GREL ha planteado algunas preguntas interesantes. Parece lógico pensar que tenga importancia particular una relación muy intima entre el retículo endoplásmicorugososinribosomasylasparedes membranosas de lo que se considera el último sáculo de la cara madura de la pila de Golgi. Si se comprobara indudablemente que en estos sitios hay conexiones directas GREL, se entre elretículoendoplásmicorugosoyel plantearía la posibilidad de que hubiese u?a vía más directapara quelasenzimasproducidas en elretículo endoplásmico rugoso llegaran al sitio desde el cual saldrían por vesículas secretorias hacia el citosol, donde pudieran permanecer dentro de las células en forma de lisosomas o llegar al plasmalema en forma de vesiculas (gránulos)secretorias.Los datos actuales indican que el contenido de los sáculos de la pila de Golgi pasa al GREL (donde lo hay) antes de dejar el aparato de Golgi en vesiculas secretorias, por lo cual se plantea la posibilidad adicional de que GREL pudiera actuar como al-
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BZOLOGZA CELULAR
Fig. 5-35. Micrografíaelectrónica ( X 7 6 0 0 ) de parte de una célularenalde la rata, en la cualseilustra cómopuede demostrarse que los lisosomas poseen fosfatasa ácida por la técnica de Gomori. Este procedimiento histoquímico origina depósito de plomo donde había fosfatasa ácida. Las sales de plomo son muy electrodensas, de modo que los sitios donde se depositan tienen color negro en esta clase de preparación. Novikoff, A. B.: Ciba Symposium on Lysosomes, pág. 36. Boston, Little Brown & Co., 1963.)
go parecido a un tazón de mezclado para enzirnas de dos orígenes.Además,sillegara acomprobarseque
LISOSOMAS Algunas caracteristicas generales Los lisosomas son organitos membranosos que se observan en casi todas las clases de células. Sin embargo, su número varía mucho de una célula a otra según el tipo y la función. Recibieron este nombre porquesoncuerpospequeños (gr. soma, cuerpo); en realidad son vesículas membranosas que poseen variasenzimashidrolíticas (gr. lysis, disolución)y por ello se llaman hidrolasas; sirven para catalizar
reacciones en las cuales se utiliza H,O para degradar moléculas grandes encomponentesmáspequeiios (por ejemplo, proteínas en aminoácidos). Dadoque las enzimashidrolíticasdelos lisosomas tienen l a facultad de producir lisis de diversos componentesdelcitoplasma,porfortuna las enzimas que contienen están separadas del resto del citoplasma por las paredes membranosas. En las células sanas, los lisosomas tienen función digestiva importante;participanen la degradación de algunas substancias que pueden originarse dentro de la célula o fuera de la misma. Esta función, como explicaremos, es el motivo por el cual tienen diversos aspectos. Además, la digestión intracelular se logra sin que las enzimas escapen a la matriz citoplásmica. Sin embargo, cuando una célula, por falta de oxígeno u otro motivo, se acerca a la muerte o muere, los lisosomas rápidamente liberan las enzimas hacia el citoplasmacircundanteyproducen digestión de la célula, incluso de algo del medio extracelular. De esta manera, se considera que las enzimas lisosómicas sonlacausaprincipalde los cambios notables que comienzan en las células y los tejidos después de la muerte y explican lo que se llama autólisis o degeneración post mortern de los tejidos. Conforme se tengan más datos acerca de los lisosomas, será cada vez más patente que no sólo tienen papel indispensable para conservar l a salud de las células normales, sino adquieren gran importancia en la defensa del cuerpo contra algunas bacterias invasoras. Además, son importantes porque pueden ayudar a producir algunas lesiones inflarnatorias.
Evolución de los conocimientos acerca de los lisosomas
bioquímicos el contenidoenzimático -de diversas fracciones separadas de homogeneizados de células de hígado de rata por centrifugación diferencial(fig. 5-9). Estaban interesados en particular en investigar las enzimasdelasfraccionesqueconteníanmitocondrias. Por virtud de refinamientos de los procedimientosdecentrifugación,lograronobteneruna fracción que, aunque semejante a las mitocondrias encaracteristicasdesedimentación,conteníaenzimasdiferentesdelasmitocondriales. En esta fracción,descubrieroninesperadamentediversas enzimas hidrolíticas, entre ellas fosfatasa ácida. Entonces
CITOPLASMA
efectuaron experimentos bioquímicos que los llevaron a postular que las enzimas hidrolíticas estaban contenidas en vesículas de aproximadamente 0.4 pm dediámetro, y quecadavesículaestabalimitada por membrana que impedía que las enzimas reaccionaran con substratos en el citoplasma. Al percatarse de que estos pequeños cuerpos en la fracción mencionada no eran mitocondrias sino una nueva clase de organito citoplásmico, propusieron el nombre de lisosoma.
Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
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pasas,algunassulfatasas y fosfatasas, la fosfatasa ácida es la más fácil de analizar con una técnica histoquímica (fig. 5-35), y demostrarla en un organito membranoso más o menos esférico suele considerarse indicación de que se trata de un lisosoma. La presencia de fosfatasa ácida puede establecerse por un procedimiento que indica el sitio de la enzima por el depósitodeprecipitadoelectrodenso (fig. 5-35). El aspecto de los lisosomas en cortes habituales para ME noteñidosdemanera especial parafosfatasa ácida se muestra en la figura 5-36.
Identificación de lisosomas con ME Formación de lisosomas Más tarde, examinaron con ME las fracciones que poseían fosfatasa ácida; como se esperaba, los lisosomasresultaronserorganitosmembranososde aproximadamente0.5 pmdediámetro. Desde entonces, Novikoff y otros autores han estudiado los lisosomas en gran diversidad de células por combinación de análisis histoquímicos para fosfatasa ácida y microscopia electrónica. Aunque los lisosomas contienenotrasenzimashidrolíticas,porejemplo, proteasas,nucleasas,glucosidasas,lipasas, fosfoli-
.
Los lisosomas son semejantes a las vesículas secretorias (gránulos de cimógeno) delas células acinosas del páncreas por cuanto son vesículas membranosas ocupadas por enzimas digestivas. En consecuencia es comprensible que se formen de la misma manera. Las enzimas de los lisosomas, por su carácter proteínico, son sintetizadas en el retículo endoplásmico rugoso y desde este pasan por vesículas de transferencia a la cara de formación del aparato de Golgi;
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BIOLOGlA CELULAR
Fig. 5-37. A , M i c r o g r a f í a electrónica en la cual se advierte un lisosoma primario en una célude C. P. la tiroidea. (Cortesía Leblond.) B, Micrografíaelectrónica ( X 90 000) en la que se advierte un cuerpo multivesicular (flecha). (Frierld, D. S. y Farqullar M. G.: J. Cell Biol., 35:357, 1967.)
las enzimas ulteriormente son contenidas en distensiones bulbosas del borde del sáculo en la cara madura del aparato de Golgi y se desprenden por gemación para formar vesículas membranosas (lisosomas) llenas de enzimas,como se ilustra en las figuras 5-21 y 5-29.Los lisosomas también son ricos en glucoproteínas,ylamayor parte del componente de carbohidratos de las mismas se adquiere durante el paso de la proteína por el aparato de Golgi.
Las partículas o substancias amorfas de dimensiones macromoleculares llegan a la célula del exterior por un fenómeno llamado fagocitosis. Fagoatosis. Este nombredenota el procesopor virtud del cual una célula capta una partícula o un conglomerado de macromoléculas y lo lleva del exterior al interior. Las etapas que participan se ilustran en la figura 5-39 y a la izquierda en la figura 5-38.Cuando una partícula se pone en contacto con la membrana celular, es englobada y rodeada en toNomenclaturautilizada dosloslados por membrana celular, de modo que para designarlisosomas queda contenida en una bolsa membranosa pequeña llamada vesículafagocitaria; ésta,con lapartícula de aspecto y etapas funcionales diferentes enel interior, se desprende de la membrana celular Un lisosoma que se desprende por gemación de la y se hunde en la matriz citoplásmica, y entonces la cara madura (o sáculo GREL) de una pila de sáculos vesícula y el contenido se llaman fagosoma (cuerpo deGolgi se llama lisosoma primario (fig. 5-37A,y engullido)(fig. 5-38). En la fagocitosis, la mitad interna de la membracentro de la fig. 5-38).Un lisosoma primario puede de la reaccionar con material que llega a la célula del ex- na celular se convierte en lamitadexterna membrana vesicular. Los fenómenos de la fagocitoterior,conorganitosdegradados o consubstancias indeseables nacidas dentro de la célula, como se ex- sis ilustran un hecho importante acerca de la "lateque plica más adelante. Cuando el lisosoma primario se ralidad' de cualquierestructuramembranosa fusionaconotravesícula que contienematerial de nace de una membrana celular como invaginación. cualquiera de estas fuentes,la vesícula resultante En la figura 5-39 se presenta la mitad externa de la (que contiene el material que va a ser digerido y las membranacelular como línea continua y lamitad Deesteesquema enzimas lisosómicas) suele llamarse lisosorna secun- internacomolííeainterrumpida. se deduce que la mitad interna de la membrana cedario. lular se convierte en la mitad externa de la membraHay cierta controversia sobre los caracteres morfológicos de los lisosomas primarios, pues vesículas na de la vesícula. Debe señalarse queenel caso de estructurales heterogéneas pueden contener enzimas la membrana celular y de la vesicular, el aspecto de el citoplasma es el característicasdelisosomas. En la figura 5-37A, se lamembranaorientadahacia mismo (la mitad interna dela membrana celular). presenta un lisosoma primario.
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
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pinocitosis
Fig. 5-38. Esquema en el cual se ilustran fagocitosis (izquierda), pinocitosis (arriba) y formación de los lisosomas primarios a partir del aparato de Golgi (abajo). Se presentan diversos caminos que siguen las substancias ingeridas contenidas en vesículas, que se unen y fusionan con los lisosomas primarios. De manera análoga, se presentan los diversos destinos posibles de los lisosomas secundarios. Durante la fagocitosis, a veces escapan enzimas lisosómicas al medio de la célula si los lisosomas se fusionan con vacuolas fagocitarias antes de desprenderse completamenteporgemación (abajo, izquierda).
Destino de los fagosomas; lisosomas secundarios
modo quelisosoma el expulsa su contenido por una abertura en el sitio de fusión hacia el fagosoma; de esta manera, las dos vesículas se convierten en una, Cuando un fagosomaquecontiene,porejemplo, la cual se llama lisosoma secundario. Otroslisosouna bacteria,seponeencontactocon un lisosoma,masprimarios pueden ponerse en contacto y fusiose unen las mitades citoplásmicas descubiertas de las narse con este lisosoma secundario, y lo mismo puemembranas de las dosvesículas y las membranasdeocurrirconvarios de estosúltimos. Las enzimas completassefusionan en elsitio de contacto de aportadasporloslisosomasprimarios digieren las
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BIOLOGIA CELULAR
membrana celular Fig. 5-39. Esquema de la fagocitosis. La pinocitosis (captación de
líquido) ocurre por
un proceso semejante.
substancias llevadas al interior de la célula por los fagosomas. Lo que queda después de la digestión en el lisosoma secundario se llama cuerpo residual (fig. 5-38). Los cuerpos residuales puedenexpulsarseen definitiva de la célula por exocitosis. Siel material extraño que entra en la célula está contenido en vesículas pinocitóticas (gr. pinein, beber; osis, proceso: significa laformaen la cual el líquido es englobado en vesiculas, como en la fagocitosis), el cursodelosacontecimientos es menos claro. Una hipótesis es que de alguna manera las vesículas pinocitóticas se introducen en los lisosomas.
Estas vesículas pequeñas aparentemente intactas que aparecen dentro de los lisosomas están rodeadas por las enzimas hidrolíticas características de estos organitos. En estas circunstancias, la formación se llama cuerpo multivesicular (figs. 537B y 5-38), y es, claro está, otra clase de lisosoma secundario. Cabe suponer que su contenido por Gltimo experimente digestión. Después,aconsecuencia del desgaste, las mitocondrias y fragmentos del retículo endoplásmico rugoso y otros organitos suelen quedar sin función y segregarse del resto del citoplasmaporuna membrana. Estas porciones limitadas por membranas que contienen organitos del citoplasma, al igual que los fagosomas, se fusionan con lisosomas y experimentandigestión(fig. 5-38, derecha). Las estructuras resultantes pueden tomar una variedad interminable deaspectosporquepuedencontenerdiversasclases de organitos celulares en distintas etapas de digestión (fig. 5-40). Por lo regular, pueden identificarse partes de membranas porque persisten mayor tiempo que otros componentes de los organitos (fig. 5-40). Estas formaciones se llaman vacuolas autofhgicas o citolisosomas. En la figura 5-40 se muestra una vacuola autofágica con una mitocondria en el interior: Fig. 5-40. Micrografíaelectrónica ( X 57 OOO) de parte del citoplasma de un hepatocito deuna ratatresdías despuésdela hepatectomía parcial. En el centro hay dosvacuolasautofágicas,rodeadas pormembrana. La vacuola autofágica del ladoizquierdoposee una mitocondria netamente identificable pero muy modificada y algo de glucógeno. El contenido de la vacuola del lado derecho ya no es identificable. Las vacuolas autofágicas son lisosomassecundarios en los cuales se estándegradando componentes citoplásmicosgastados.(Cortesía de A. Jézéquel.)
ClTOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
en la figura 5-41 se advierte una en etapa ulterior, dentro de la cual sólo se demuestran espirales relativamenteresistentesdemembranaqueposeenlípidos llamadas imágenes de mielina. Más adelante, el contenidodeestasvacuolasautofágicaspuedeser expulsadode las célulasporexocitosis. Si persiste en las células largo tiempo, pueden acumular, además de productos lípidos, un pigmento llamado lipofuscina, particularmente en la célula del músculo cardiaco, el tejidonervioso y el hígado(estepigmento se explica minuciosamente más adelante). A s í pues, los lisosomas y sus actividades brindan un tipodesistemadedemoliciónqueactúaenestado normal para eliminar estructuras citoplásmicas que segastan y comienzanadisgregarse. En estascircunstancias, claro está, las estructuras citoplásmicas eliminadas son reemplazadas por otras que se forman simultáneamente.
Enfermedades por almacenamiento lisosómico Una de las observaciones más notables que indicó que los lisosomas tienen papel importante en el metabolismo de por lo menos varias clases de células corporales fue descubrir que diversas enfermedades resultan de que no efectúan sus funciones normales enestesentido. Coho consecuencia,determinadas substancias (principalmente algunos lípidos y glucógeno) que en estado normal son producidos en las
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células no experimentan catabolia (degradación) adecuada por los lisosomas; las substancias se acumulan en el citoplasma al punto en que la función de la célula se trastorna gravemente. Se ha comprobado que la acumulación de estas substancias en las células no depende de producción excesiva; el defecto está en los lisosomas que carecen de alguna enzima que en estado normal poseen. Además, la falta de unaenzimaparticularseexplicacomoresultado de un defecto genético en quienes presentan el padecimiento, y el defecto puede heredarse. En consecuencia, la orientación genética se ha tomado importante para la prevención de algunos de estos padecimientos. La enfermedad de Tay-Sachs es una de las más importantes deeste grupo;dependedelafaltade una enzima en los lisosomas, que en estado normal intervieneenladegradacióndeungalactósidoen células como las nerviosas del cerebro. Como falta esta enzima, los lisosomas secundarios de las neuronas se llenan con láminas densas concéntricas que correspondenalasubstanciaque las neuronasno pueden digerir; el citoplasma se llena tanto de cuerposresidualesconestematerialnodigerido(fig. 5-42) que la función se trastorna cada vez mas.
VESICULAS CUBIERTAS Descubrimiento y definición Algunas vesículas membranosas redondeadas y libres en el citoplasma tienen lo que parece ser una cubiertavellosaaplicadaalladoexterno(citoplásmico); se han llamado vesículas cubiertas.
Sitios de formación
Fig. 5-41. Micrografía electrónica ( X 41 OOO) enla cual se advierte una imagen o figura de mielina (flecha) en un lisosoma secundario que se ha identificado por la reacción histoquímica para fosfatasa ácida. (Goldfischer, S . , Essner, E., Novikoff A.: J. Histochem. Cytochem., 12.72, 1964.)
Las vesículas cubiertas nacen de diversas superficies membranosas; como la membrana celular, sáculosdeGolgi,vacuolasdecondensación o retículo endoplásmico rugoso. Membrana celular. La membrana celular que reviste la superficie libre de las células que tapizan el conducto deferente(fig. 27-18) sedisponeenmuchos pliegues y declives, como se muestra en la parte superior de la figura 5-43. Friend y Farquhar se valieron de una proteína que podía identificarse en micrografías electrónicas para comprobar que la solución proteínica en lasporcionesmásprofundasde los pliegues es englobada por la membrana celular por pinocitosis del mismo modo que se engloban partículas durante la fagocitosis (fig. 5-39). De esta manera, se formó una vesícula que rodeó a la proteína. La vesícula se desprendió de la membrana celular y sedirigióhacialamatrizcitoplásmica(fig.5-43).
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BIOLOGIA CELULAR
Fig. 5-42. Cuerpos membranosos citoplásmicos de inclusión en neuronas de un paciente de enfermedad de TaySachs, A , Micrografía ( X 8 OOO) de una neurona de la corteza cerebral llena de abundantes cuerpos citoplásmicos membranosos que consisten en laminillas concéntricas electrodensas. B Micrografía ( X 70 OOO) de un cuerpo citoplásmico membranoso característico de una neurona de este paciente. Estos cuerpos densos laminados son carácter patognomónico de las células cerebrales en pacientes de enfermedad de Tay-Sachs. Terry, R. D. y Weiss, M.: J. Neuropath.Exp.Neurol., 22:18, 1963.)
Sinembrago, lo que pareceparticularmenteinteresante en estecaso esque laporcióninterna(citoplásmica) de la membrana celular en estos sitios se acompaña de un material que tiene aspectovelloso en los cortes, y las cerdas sobresalen hacia la matriz citoplásmica (fig. 5-43). Como estas vesículas se forman en lamembranacelular el materialvelloso o afelpado del lado interno (citoplásmico) de la membrana celular permanece en el lado citoplásmico (externo) de la vesícula resultante, de modo que las vellosidades sobresalen del exterior dela vesícula hacia la matrizcitoplásmica(fig. 5-43, flecha). Aparato de Golgi. A veces se advierten vesículas cubiertas de dimensiones pequeñas moderadas a cerca de losbordes o lasuperficiesuperior de los sáculos aplanados en la cara madura del aparato de Golgi. Parecen formarse de manera muy semejante a las vesículas no cubiertas, por gemación.
Vesículassecretorias.Comoexplicamos en relación con el aparato de Golgi, Ias vesículas secretorias se desprenden por gemación del sáculo más alto en la cara madura y se desplazanalcitoplasma. Weinstock y Leblonddescubrieron en ameloblastos que,conformelasvesículassecretorias(vacuolas de condensación) se tornan más pequeñasa causa de condensación del contepido, pequeñas porciones de laparedmembranosaadquierenaspecto velloso; consideraron que estas partes vellosas de la membrana se desprenden por gemación como vesículas cubiertas pequeñas de las vesículas secretorias al tomarse cada vez más pequeñas y necesitar menos membrana para rodear al contenido. Retículoendoplásmico de superficierugosa.Las vesículas de transferencia se desprenden por gemación de los extremos de las cisternas del retículo endoplásmico rugoso cerca del aparato de Golgi (fig. 5-26).
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
La superficie externa de las vesículas de transferencia formadas de esta manera carece de ribosomas, peroalgunas vesículas de transferenciaadquieren revestimiento velloso. Dado que las vesículas con revestimiento velloso puedennacerdel aparato de Golgi y que algunas vesículas de transferenciatambiéntienencubierta vellosa y pueden fusionarse con el sáculo más inferior del aparato de Golgi, a veces es difícil decidir si una vesícula cubierta se está desprendiendo por gemacióndelsáculo de Golgi o si estáfusionándose con el mismo. Ello a menudo puede dilucidarse al observar si está conectada al sáculo por un pedículo; encasoafirmativo,probablemente se trate del sitio donde se están formando vesículas con cubierta. Además, la formación de vesículas ocurre princi-
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palmente a partir de los sáculos en la cara madura, en tanto que la fusión con los sáculos se efectúa en la cara de formación.
Carácter de la cubierta de la vesícula En los codes histológicos la cubierta tiene aspecto erizado en algunas vesículas y velloso en otras. Los cortes oblicuos por un objeto, o en un plano cerca de la superficieyparaleloa la misma,a menudo ayudana precisarla estructuratridimensional, al igual que las técnicas como la tinción negativa. Fundándose en estudios con estos métodos, cabe suponer que la superficie externa vellosa de una vesícula cubierta no depende de que las cerdas sobresalgan de la superficie externa (como las púas de un puerco espín irritado), sino de una disposición a manera de panal o en cestadematerialenlasuperficiecitoplásmica de la vesícula. La cubierta de una vesícula no debe confundirse con la túnica celular. La túnica celular se observa en el exterior de la membrana celular (figs. 5-3 y 5-7), en tanto que la cubierta de una vesícula se forma en el ladointerno, es decir, en el citoplásmicode la membrana celular, y permanece en el lado citoplásmico en la vesícula cubierta completamente formada (fig. 5-43). El contenido de una clase de vesícula secretoriaes el que se añade a la cubiertacelular cuando las vesículas que provienen del aparato de Golgi se fusionan con la superficie de la céiula y expulsan su contenido (fig. 5-32). Sin embargo, el revestimiento de una vesícula cubierta proviene de algo que reside en la matriz citoplásmica, como se ilustra por la formación de vesículas cubiertas a partir de la membrana de las células que revisten la pared del conducto deferente (fig. 5-43).
Función, destino y significación de las vesículas cubiertas
Fig. 5-43. Parte de una célula epitelial que reviste el conducto deferente,cercade lasuperficie libre.Adyacentealcentrose aprecia unavesícula cubierta voluminosa (flecha). Adviértase la cubierta "erizada", y tambiénque la cripta grande más cercana, suprayacente (ángulo superiorderecho)muestramáscubierta erizada semejante, enel lado citoplásmico dela membrana celular. En consecuencia, esun sitio donde se están formando vesículas cubiertas.(Friend, F. S. yFarquhar, M. G.: J. Cell Biol., 35:357, 1967.)
Muchos datos indican que las vesículas cubiertas que se forman a partir de la membrana celular (fig. 5-40) permiten que muchas clases de células capten proteínas del medio que las rodea. Esta formación de vesículas cubiertas también impide que se acumule membrana celular en sitios de exocitosis extensa. Un ejemplo extremado de lo anterior se observa en lassinapsis(conexionesentrecélulasnerviosas), en las cuales innumerables vesículas sinápticas, una clase de vesícula secretoria, continúan fusionándose con la membrana celular e indudablemente seguirían aumentando las dimensiones de la región a menos que la acumulación fuese equilibrada por eliminaciónde la membrana celularporlasvesículas cu-
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BIOLOGIA CELULAR Fig. 5-44. Microgrdfídeleclr6nica ( X 1.5400) de parte deuna célula
que elabora esteroidesde lazona reticular de la corteza suprarrenal humana.Adviértamelostúbulos interconectados de retículoendoplásmico liso (REI)que siguenun trayectotortuoso enel citoplasma. Los cuerposelectrodensos y limitados por membranas son gránulos delipofuscina (L). Tinción con citrato de plomo. (Cortesía de M. J. Phillips.)
biertas. No se ha dilucidado por qué también deben formarsevesículascubiertasapartir de organitos membranosos, a menos que también sea para disminuirla cantidad dela membrana en ellos o para permitir la recirculación dela membrana.
RETICULO ENDOPLASMIC0 DE SUPERFICIE LISA (REL) La cantidad de retículo endoplásmico liso en las células varía en relación con la clase y sólo se destaca enalgunos tiposcelulares.Difiereestructuralmente del retículoendoplásmicorugoso en dosaspectos; en primer lugar, la superficie externa de la membrana no está cubiertaporribosomas; ensegundo lugar, enlugar deconsistirprincipalmente en vesículas bastantevoluminosas,aplanadas o de otraforma, el retículo endoplásmico liso está formado casi exclusivamente por túbulos dispuestosenunared anastomosada y que siguen curso tortuoso enel citoplasma (figs. 5-44 y 5-45).Los túbulos del retículo endoplásmico liso a menudo se continGan en las vesículas y cisternas de retículo endoplásmico rugoso.
Funciones El retículo endoplásmico liso efectúa gran diversidadde funciones,lo cualsugiereque haymuchas clasesdel mismo,cadauna especializada para una funciónparticular. Comono posee ribosomas, el retículo endoplásmico liso no participa en la síntesis de proteínas; en cambio, interviene enel metabolismo, la segregación, o ambascosas, de otrasclases deentidades químicas, que explicaremos más detalladamente en párrafosposteriores. Síntesis de lípidos. El retículoendoplásmicoliso participa enlasíntesisdelípidos y compuestos del grupo del colesterol. En consecuencia, es abundante en células que sintetizan y secretan lípidos, lipoproteínas y hormonas esteroides (fig. 5-44). Como se explica enel capítulo 25, las hormonas esteroides guardanrelaciónquímicacon el colesterol. Las células hepáticas probablemente produzcan la mayor parte de las lipoproteínas de la sangre, si no es que todas ellas. Se considera que el retículo endoplásmico liso de los hepatocitos interviene en la formación del componentelípido.
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
Otro ejemplo de que el retículo endoplásmico liso tiene unafunciónrelacionadacon el metabolismo de las grasas son las células que absorben lípidos en el intestino. Las grasas son digeridas en el intestmo, por lo cual se convierten en componentes más sencillos que pueden ser absorbidos por las células que revisten al intestino delgado. En el citoplasma de estas células, sin embargo, los componentes más sencillos vuelven a sintetizarse en grasas y ello ocurre en el retículo endoplásmico liso; las gotitas diminutas de grasa formadas de esta manera después son secretadas por las células hacia el líquido tisular, donde se llaman quilomicrones. Desde el líquido tisular, llegan a los linfáticos y por esta vía finalmente a la sangre. Destoxicación de medicamentos. Desde hace mucho se aceptó que el hígado participa en la destoxicación de algunos fármacos, y estudios con ME indican que el retículo endoplásmico liso tiene papel importante en estos fenómenos. Por ejemplo: los barbitúricos,como el fenobarbital, al ser administrados a animales de laboratorio, aumentan mucho la cantidad de retículo endoplásmico liso. El retículo endoplásmico liso más abundante y extenso puede producir destoxicación más rápida de este fármaco. Se considera que el retículo endoplásmico liso destoxica muchos otros fármacos de manera semejante. La resistencia o la sensibilidad de un sujeto a una dosis dada del fármaco depende, en parte, del tiempo que se necesita para que éste sea disgregado y se torne Fig. 5-45. Micrografíaelectrónica ( X 27 000) deuna zona del citoplasmadeunhepatocito;se aprecia la intima relación que guarda el glucógeno ( G ) con el retículoendoplásmicoliso (REI) peronocon el retículoendoplásmico rugoso (REr). Cardell, R.: Internal. Rev. Cito]., 48:221,
1.977.)
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inactivo. Ello depende, a su vez, de la cantidad de retículoendoplásmico liso en las células hepáticas del individuo al administrar el fármaco. Formacióndeglucógeno.Cuando hay glucógeno, se presenta en forma de depósitos en la matriz citoplásmica. Suelen guardar intima relación con el retículoendoplásmico liso (fig. 5-45). Aunque el citoplasma de los hepatocitos posee zonas irregulares deretículoendoplásmico rugoso y liso (fig. 5-45), el glucógeno guarda relación únicamente con este último. Como puedeadvertirse en la figura 5-45, lostúbulosdelretículoendoplásmico liso se extienden a través de las regiones donde hay glucógeno. Hay datos de que las enzimas necesarias para la síntesis de glucógeno en el hígado se presentan en la membrana del retículo endoplásmico liso. Almacenamiento de calcio. Como se explica minuciosamente en el capítulo 18, la contracción de las células de músculo estriado y cardiac0 es regulada por la concentración de iones calcio disponibles para los elementos contráctiles. El retículo endoplásmico liso deestas células muscularesrodeaaloselementos contráctiles y libera los iones calcio que producen la contracción, y después los secuestra para producir la relajación. Hay enzimas que bombean calcio al interior del retículo endoplásmico liso en la membrana del mismo, y otras proteínas del retículo endoplásmico liso tienen grancapacidadparaconjugar calcio. Sin embargo, en otras células la mayor parte del calcio se almacena en las mitocondrias.
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BIOLOGIA CELULAR
Otras funciones. En algunas células del estómaadelante explicaremos, el retículo endoplásmico liso parece participar en el mecanismo por virtud delcual seconcentranionescloruro en relación con la producción de ácidoclorhídrico libre. go, que más
Formación Como el retículoendoplásmico lisose continúa con el rugoso en algunos sitios, y como no hay mecanismo para la síntesisde proteínas enel liso, parecería lógico suponer que la membrana del retículo endoplásmico rugoso se formainicialmente y después setransforma,al perderlos ribosomas, en retículoendoplásmicoliso.Apoyaaestanociónque en muchos sitios la membrana del retículo endoplásmico liso se continúe con la del retículo endoplásmico rugoso.
MICROTUBULOS, CILIOS, FLAGELOS Y CENTRIOLOS Evolución de los conocimientos Cilios, flagelos y centríolosrecibieron sus nombresrespectivos a l descubrirloshacemuchocon el MF. Sin embargo, sólo cuando fue posible estudiar estas estructuras con el ME se descubrió que estaban organizadas en lo que parecían ser túbulos diminutos, que por ello se llamaron microtzibufos. Durante algunos años, se desconoció que también había microtúbulos como entidades individuales dispersos en el citoplasma, porque era más difícil fijarlos que los organizados en cilios, flagelos y centríolos;estos túbulos dispersosse llaman rnicrottibufoscitopfúsmicos .
MICROTUBULOS CITOPLASMICOS Morfología Los microtúbulos,que se presentan entodaslas clasesdecélulasexceptobacterias y algunasalgas, son estructuras filamentosas delicadas de aproximadamente 24 nm de diámetro y longitud variable (fig. 5-46). Tiendenaserrectos,probablemente tengan algode rigidez y sonlosuficientementeelásticos para doblarse sin romperse. Si se observan en cortes transversales,sepresentan en forma de círculos diminutosporquelapared esmásdensaquela porcióncentral(fig. 5-46, recuadro). Además,contécnicasespeciales de coloración, se observa que cada microtúbuloconsiste en 13 componentes en forma
de bastónllamados protofifamentos dispuestos paralelamentealeje mayor del microtúbulo. Esta estructura de los microtúbulos puede advertirse netamente enel corte de un centríolo (estructura formada pormicrotúbulos) enla figura 2-12 (pág. 5 3 ) . La distribución de los microtúbulos citoplásmicos puede investigarsefácilmentealelaborar un anticuerpopara la proteína tubulina de lacualse forman los microtúbulos y utilizarlo, despuésde marcarlo con un colorante fluorescente, para localizar a los microtúbulos.(En el cap. 9 sedescribeampliamentequé anticuerposse usan y cómo se elaboran y marcan.) Valiéndose de esta técnica puede demostrarse la distribución de microtúbulos en células enteras,particularmente las planasdesarrolladas en cultivo(fig. 5-47).
Funciones Los microtúbulos citoplásmicos actúan en alguna medida como esqueleto para las células. Las células pueden tenermuchasformasdiferentes,incluso algunas son estrelladas, y la cons rwación de la forma característica en distintos tipo! decélulas depende mucho de la forma en que están distribuidos dentro de ella los túbulos citoplásmicos. Como ayuda para su función como esqueleto, la mayorparte delos microtúbulos están anclados en una región cerca de los centríolos(fig. 5-47C). Sinembargo,losmicrotúbuloscitoplásmicosnoson e1 Único organito que tienepapelde sostén enla célula, pues también actúa en este sentido en cierta medida la red terminal (queexplicaremos más adelante). Una segunda función de los microtúbulos pudiera serfacilitar el transporte de partículas diversas y quizáde lnacromoléculasvoluminosas por el citoplasma. En muchas células, las vías a lo largo de las cualessedesplazanestos coqponentes parecen guardar relación con la forma en que se disponen los microtúbulos. En consecuencia,seconsideraque los microtúbulos tienen algunadisposiciónporvirtud de lacual el movimiento de las partículas se limita a trayectos específicos, de manera muy semejante a como el movimiento de los ferrocarriles se restringe a las vías. Un tipodecélula que tieneprolongaciones citoplásmicasextensasapartir dela porciónprincipal del citoplasma es la neurona; en este caso, una prolongación delicada (unafibranerviosa) puede tener gran longitud. Como se observa enel cuadro incfuido en la figura 5-46, queesun corte transversal de unafibranerviosa, estas prolongacionestambién poseen microtúbulos en el interior que brindan sostén y quizá dirijan el flujo de materialsintetizado
CITOPLASMA
cerca del núcleo y quese desplazaconstantemente hacia el extremo de la prolongación, como se explica en el capítulo 17. Los microtúbulos también participan en la adquisición de la forma celular. Al alargarse una célula, los microtúbulos se tornan más largosporque se añaden nuevassubunidadesdemicrotúbulosauno de los extremos; ello también ocurre durante la formación del huso en la mitosis, cuando los microtúbulos se alargan y separan los dos pares de centríolos para aumentar la longitud del huso. Las fuerzas generadas entre microtúbulos adyacentes también pueden hacer que se deslicen uno sobre otro, como ocurre al doblarse en los movimientos ciliares.
Formación de microtúbulos Comoseñalamos al hablar dela formación del huso mitótico, los microtúbulos se forman a partir de una proteína específica llamada tubulina que se presenta en concentración relativamente alta en forma soluble en el citoplasma de todas las células; tiene pesomolecular de aproximadamente 55 000. Para que las moléculas de tubulina formen microtúbulos, primero se unenen pares llamados dimeros, los cuales, a su vez, se reúnen e3 las paredes de los Fig. 5-46. Micrografíaelectrónica parte de una de célula ependimaria de la rata enla cual se adviertenabundantesmicrotúbulos (flechas) en corte longitudinal. Enel citoplasma también se aprecian mitocondrias (m), y retículo endoplásmico rugoso polisomas. (Recuadro), prolongación de neurona ( X 40 000) enla cual advierten se abundantes microtúbulos en cortetransversal ( f l e c h a s ) . (Cortesía de V. Kalnins.)
Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
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microtúbulos. Enel citoplasma,latubulina en forma de dímeros se presenta en solución en equilibrio con los microtúbulos, como sigue: dímeros de tubulinaemicrotúbulos
En consecuencia, los microtúbulos, excepto los de cilios, centríolos y cuerpos basales (que son bastante estables), siempre se están desdoblando en tubulina y esta constantemente se incorpora en microtúbulos, lo que tiene gran interés en relacióncondos fármacos, colquicina y uinblastina, que afectanla mitosis y otrosprocesos de los cuales depende la aparición de microtúbulos; en realidad, la vinblastina es tan eficaz quese utiliza enel tratamiento de algunos cánceres para detener la división celular. Se ha descubierto que uno de estos fármacos, la colquicina,actúa al conjugarsebastanteespecíficamente con los dímeros de tubulina en solución en la célula y que, claro está, forman el depósito de tubulina a partir del cual en situaciones comunes se formaríannuevosmicrotúbulos. Sin embargo, si una pequeñacantidad de estefármaco se conjugaala tubulina soluble, esta última no puede reunirse para formarmicrotúbulos;comoestosúltimos se están degradando constantemente en tubulina y como en
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BIOLOGIA CELULAR
Fig. 5-47. Microfotografía con inmunofluorescencia ( X 3 000) de fibroblastos de embrión de ratón en cultivo de tejidos. Se empleó anticuerpo para la proteína de los microtúbulos (tubulina) con elfinde demostrar la distribución de 1) microtúbulos citoplásmicos durante la interfase (microfotografía principal) y 2) microtúbulos del huso durante la anafase (recuadro). El núcleo de la cClula en interfase está hacia el ángulo superior derecho de la microfotografía mayor; los centríolos ( C )se presentan en forma de una mancha intensamente fluorescente en la porcióninferior izquierda del núcleo. En lacélula en anafase(recuadro) son patentes elhuso mitótico y los centríolos; los dos grupos de cromosomas hijos tienen aspecto obscuro sobre los microtúbulos fluorescentes del huso. Adviértasequedurantela mitosis los microtúbuloscitoplásmicosobservados en lainterfasedesaparecen. (Según las investigaciones de J. A. Connolly.
presencia del medicamento la tubulina se vuelve incapaz de formar microtúbulos, la acción del fármaco en las célulasen interfaserápidamenteorigina desaparición de losmicrotúbulos del citoplasma;sólo persisten los organizados en estructuras más permanentes, como centríolos y cilios. Sin embargo, el fenómen'o es reversible pues, si se elimina el fármaco delas células o es metabolizado, sereanuda la formación de nuevos microtúbulos a partir del depósito de tubulina soluble. La vinblastina, que hace que la tubulina se reúna en estructuras semejantes a cristaloidesen el citoplasma y por ello seinutiliza para polimerización, tiene el mismo efecto, de impedir quelassubunidades de microtúbulos polimericen para formar microtúbulos.
Sitios de iniciación Se consideraque la formación de microtúbulos comienza en sitios especiales distribuidos en todo el citoplasmallamados centrosorganizadoresde microttibulos (COMT). Estos centrossonparticularmente frecuentes cerca delos centríolos. Cuando la colquicina hace desaparecer los microtúbulos citoplásmicos y luego se elimina el fármaco, puede seguirse la formación delos microtúbulos. Fundándoseen estosexperimentos, se descubrió que comienzana producirse en la región centriolar y ellocontinúa por laafiadidurademástubulina a unode los extremos. Los microtúbulos citoplásmicos desaparecen cuando una célula entra en mitosis y, en cambio, se
ClTOPLASMA Y ORGANlTOS CITOPLASMICOS
forman los microtúbulos del huso (fig. 5-47). Pasada la mitosis reaparecen los microtúbulos citoplásmicos al crecer a partir de la región centriolar. Así pues, la reunión y la despolarización deben estar estrictamente reguladas para asegurar que la ordenación exacta ocurra en el momento adecuado y en los sitios debidos. La disponibilidad de otras proteínas (proteínas relacionadas con microtúbulos) asociadas con la tubulina en la pared de los microtúbulos pudiera regular la formación de los últimos y regir qué tanta tubulina interviene en un momento dado.
ClLlOS Y FLAGELOS
Cilio deriva dellatínysignificapestaña. Como las pestañas se desprenden del borde libre del párpado, es comprensible que al disponer del microscopio y advertirse que algunos organismos unicelulares y células del cuerpo tenían salientes filamentosas que se extendían desde la superficie libre, estas prolongaciones se llamaran cilios.
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Distribución general y función de las células ciliadas Las célulasciliadassonunodelostiposque se presentanenlasmembranascelularesquerevisten superficies húmedas del cuerpo. En la porción superior del aparato respiratorio, la membrana de revestimiento posee células caliciformes que secretan moco(líquidoresbaloso)ycélulasciliadas(fig.5-48) que hacen mover al moco sobre la superficie. Esta disposición permite que la superficie libre de la porción superior del aparato respiratorio, por ejemplo, siempre esté cubierta por una p g de d moco a en cuyo interior están los cilios. Los cilios se mueven rítmicamente de manera tal que la película de moco se desplaza en una dirección, de lo cual resulta que las partículas inhaladas con el aire son atrapadas en el moco y se desplazan por los tubos o cavidades de modo que pueden eliminarse sin dañar la estructura delicada de los pulmones.
Estructura de las células ciliadas según se observa con el MF Las células ciliadas suelen ser más largas que anchas (fig. 5-48) y los lados están yuxtapuestos a los delascélulasadyacentes. Los cilios se presentan únicamente en la superficie libre, la que está orientada hacia una luz o cavidad (fig. 5-48). Puede haber varios centenares de cilios en una célula, como seadvierteclaramentealobservarcélulasciliadas con el ME de barrido (fig. 5-49). Por lo regular, los cilios tienen de 5 pm a 15 pm de longitud y aproximadamente 0.2 de diámetro. En consecuencia, pueden observarse los cilios pero no su estructura interna, valiéndose del MF (fig. 5-48). Sin embargo, el MF, utilizado en combinación con coloraciones especiales, reveló que había un cuerpo diminuto en el citoplasma debajo de cada cilio al cual parecía estar conectadoysellamó cuerpo basal. Estos cuerpos dispuestos en una hilera son los que producen el aspecto denso del citoplastna inmediatamente subyacente a la superficie celular (fig. 5-48).
Desarrollo y estructura fina de los cilios
Fig. 5-48. Microfotografía con inmersiónen aceite del epitelio de tráqueahumana, que es cilíndricociliado seudoestratificado con células caliciformes(g).Obsérvense 10s abundantescilios (c) en esta clase de epitelio. (Cortesía de B. Smith.)
El ME reveló que l o s cilios se desarrollan a partir de centríolos y, en realidad, que el cuerpo basal es un centríolo. Se recordará que los centríolos (pág. 53) son estructuras cilíndricas cortas (figs. 2-12 y 2-13). La pared de cada uno consiste en nueve haces de microtúbulos dispuestos longitudinalmente y paralelos entre sí, ycadahazcontienetresmicrotúbulos(fig.2-12).
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BIOLOGIA CELULAR
Fig. 5-49. Micrografía electrhica de barrido ( X 7 000) de células ciliadas del oviducto de ratona que muestran su aspecto tridimensional. También se observan algunas células no ciliadas que poseen microvellosidades en la superficie. (Cortesía de E. R. Dirksen: En E. S. E. Hafez (ed.): Scanning Electron Microscopic Atlas of Mammalian Reproduction. Tokio, Igaku Shoin, 1975.)
Un haz de tres microtúbulos íntimamente agrupados Cuerpo basal sellama terna o triplete. Las nueveternasdeun centríolosemantienenensusitiopormaterialfibri-Paraadquirirunasuperficieciliada,unacélula lar de modo que al unirse forman la pared de un ci- debe formar primero centríolos suficientes para que lindro. Como ya señalamos, los centríolos suelen haya uno para cada uno de losvarioscentenaresde presentarseenparesencélulas en interfase,cercaciliosque se formarán. Se muestraunacélulaen la del núcleo y del aparato de Golgi o cerca de la su- cual se están formando centríolos en la figura 5-50. que Después celular. perficie los centríolos alcanzan sus dimensiones
CITOPLASMA Y ORGANITOS CITOPLASMICOS
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completas, emigran hacia la superficie libre de la célula y se alinean inmediatamente debajo de la misma. Después, los microtúbulos del tallo ciliar (que a menudo se llama axonema) crecen desde el extremo distal de cada centríolo (que ahora se llama cuerpo basal) y se convierten enel centro de un cilio que sobresaldrá de la superficie libre de una célula ciliada rodeado por membrana celular (fig. 5-51). Aproximadamente en este momento, aparecen estructuras que anclan el cuerpo basal, y por ello el cilio, debajo del primero. Estas estructuras se llaman rudicufas por su sitio en relación con el cilio, y presentan diversos aspectos en distintas especies, uno de los cualesse observa en la figura 5-51. Además,hay una estructura estriada llamada pie basal unida lateralmente al cuerpo basal (fig. 5-51). Los microtúbulos citoplásmicosamenudo están unidosalextremo libre del pie basal.
ternos de cada terna del cuerpo basal aumentan de longitud al añadirse al extremo distal nueva tubulina. Un par de microtúbulqs de esta indole se llama doblete. Como el tercer microtúbulo de cada triplete del cuerpo basal no aumenta de longitud, hay diferencia en el aspecto en corte transversal del cuerpo basal y del axonema del cilio, puesel cortetransversal del primeromuestra un anillo denueve tripletes (fig. 5-52), en tanto que el cortetransversal del tallomuestra un anillo denueve dobletes(fig. 5-53). Otra diferencia es que se desarrollan microtúbulos únicos en la región central del tallo; se llaman singufetes y también crecen hacia la superficie. Pueden observarse en un corte transversal del tallo (fig. 5-53) pero no enun corte transversal del cuerpo basal(fig. 5-52). Dobletes y singuletes están unidos entre sí para formar un haz con conexiones fibrosas entre ellos.
Crecimiento del tallo
Movimiento de los cilios
El tallociliar (axonema) crece hacia la superficie como consecuencia deque los dostúbulos más in-
Lashileras de cilios suelen batir en sucesión de modo que impulsan una capa de moco en una direc-
Fig. 5-50. Micrografíaelectrónica ( X 40 000) delasuperficie adluminal de unacélulade tráqueadel pollo enla cual se advierten un conjuntodecentríolos quese preparan para producir cilios; mv, microvellosidad;tw,velo terminal, L, luz de la tráquea. En la porción apical de la célula se aprecian cúmulos de centríolos inmaduros llamados procentríolos (P);estos se forman alrededorde estructuras cilíndricas llamadas organizadores centriolares (fle- 1 chas), cercade los doscentríolos originales (d). En los procentríolos aúnnose han formadomicrotúbulos. (Cortesía de J. Marshall y V. Kalnins.)
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Fig. 5-51. Micrografía electrónica de la superficie que mira hacia la luz de una célula ciliada de tráquea de pato en la cual se advierten cilios en cortes longitudinales y oblicuos. Los cuerpos basales de los cilios están incluidos en el citoplasma apical de la célula. Hay radículas (r) insertadas a sus extremos basales y un pie basal (pb)rsobresale de los lados. Pueden advertirse microtúbulos dentro de los tallos ciliares (axonemas). Entre los cilios hay microvellosidades (mv) con el centro queconsiste en microfilamentos.(Cortesía de J. Marshall y V. Kalnins.)
ción sobre la superficiecelular.Medicioneshechas en la nariz revelan que una partícula atrapada en el mocopuededesplazarsehasta 6 mm, o más,por minuto. Un cilio, si bien es bastante rígido, late en una dirección; después se relaja y se mueve en dirección opuestahastala posiciónde partidapara 1 completar un ciclo en aproximadamente - de segun25
do; entonces se torna rígido y bate de nuevo h a c k adelante. El movimiento de encorvamiento se llama golpe efectivo (el que impulsa el moco), y el de regreso se llama gclpe de recuperación. Sin embargo, surge la preguntadeporqué estemovimientoen vaivén de los cilios desplaza el moco sólo en una dirección. Ello depende de que en el golpe efectivo el cilio permanece rígido y empuja al moco en sentido anterógrado; en el golpe de regreso se relaja y encorva y, por así decirlo, queda agachado de modo que vuelve fácilmente a su posición sin trastornar el moco suprayacente, después de lo cual se endereza y endurece para el siguiente movimiento anterógrado. El golpe efectivoocurre en una direcciónper-
pendicular a una línea imaginaria que uniera los dos microtúbulos únicos. Se está dilucidando el mecanismo de la acción ciliar. Hay brazos cortos (señalados por flechas en la fig. 5-53) en cada doblete y es posible extraerlos y estudiarlos por métodos bioquímicos, los cuales han descubierto que contienen ATPasa y, en consecuencia, participan en la liberación de energía del ATP, de modo que puede desempeñarse trabajo en su cercanía inmediata. Como los microtúbulos mismos no son contráctiles, el trabajo que resulta en el movimiento ciliar entraña que los dobletes de microtúbulos en el cilio (fig. 5-53) se deslicen uno sobre otro. En células vivientes, los brazos que poseen ATPasa de un doblete tocan al vecino y brindan la fuerza para este mecanismo de deslizamiento entre dobletes adyacentes. AI eliminar este revestimiento de membrana celular de ciliosaislados,puedehacerseque los dobletes se deslicen mutuamente al añadir ATP. En el cilio intacto, sin embargo, este deslizamiento está limitado por interconexiones entre los dobletes y, en consecuencia, cuando éstos tratan de deslizar-
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Fig. 5-52. Micrografíaelectrónica ( X 74 000) de partedeuna célulaciliada de tráquea de rata, cortada inmediatamente por debajo y paralelamente a la superficie, en la cual se advierten tres cuerposbasales en cortetransversal. Se observanclaramente los nutve tripletes de microtúbulos en las paredes.Adviértase que su aspecto es idénticoal de los centríolos V. Kal(fig. 2-12). (Cortesíade nins.)
se uno sobre otro se produce encorvamiento del cilio completo.
Células que producen un solo cilio A diferencia de las células que desarrollan centenares de cilios,muchas en el cuerpo sólo tienen uno, que suele ser rudimentario o incompleto y probablementeinmóvil. Para su formación, el par de centríolos deuna célula emigra a la superficie celular, donde sólo uno origina el tallo ciliar y se convierte en cuerpo basal (fig. 5-54). No es clara la finalidad de este cilio ímico. Sin embargo, en algunos casos puede experimentar modificación extensa, comoocurre en lascélulasreceptoras de los órganos de lossentidosespeciales.Estosciliosmodificados se tornan partes muyimportantes del mecanismo por virtud del cualcomienzan impulsos nerviosos como resultado de exposición a determinadas formas de por ejemplo:los bastones y los conos Ojo, que a ciliOs sonrecePtorcsdelaenergíaluminosa, como se exelplica en capítulo 28.
Fig. 5-53. Micrografíaelectrónica ( x 220 OOO) de un ciliode una célulaciliada de tráqueaderata en cortetransversal, en la cual se aprecian 10s nuevedobletesperiféricos y 10s dosmicrotúbulos únicos centrales del axonema. Puede advertirse actividad de ATPasa en los brazoscortosde los dobletes (flechas). Tamesbién patente ]a estructura membrana deunitaria 0 unidad de membrana de lamembranacelular que rodeaalcilio.(Cortesía de V. Kalnins.)
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Fig. 5-54. Micrografía electrónica ( X 40 000) en la que se observa la porción apical de una célula mucosecretoria de tráquea de rata con un solo cilio (C) que nace de uno delos dos centríolos (cortados longitudinalmente). También hay microvellosidades (MV) que sobresalen hacia el interior de la tráquea. La zona pálida en el ángulo inferior derecho es un gránulo de moco. (Cortesía de J. Marshall y V. Kalnins.)
Flagelos Otroejemplo de un solocilio quese desarrolla mucho es loquesellama flagelo. Al igual quelos cilios, los flagelos se observan en muchas clases de microorganismos unicelulares donde tambien sirven como medio de propulsión. Los cilios y los flagelos son muy semejantes; difieren principalmente en que los flagelos (lat. flagellum, látigo) son algo más largos que los cilios. Además, si bien una célula puede tenerabundantescilios, porlo regularsólo tiene uno o dos flagelos. En mamíferos, las únicas células conflagelossonlosespermatozoides,cadauno de los cuales sólo posee uno.
FILAMENTOS Definición y características generales Las palabras fibra, fibrilla y filamento significan etimológicamenteestructurasalargadasfiliformes.
En la práctica, estas palabras se utilizan en microscopia para denotar, en el orden mencionado, estructuras filiformes de diámetro decreciente. Sin embargo, no tienen significado preciso en cuanto a las dimensiones. Por ejemplo,unaestructurafiliforme que se observa fácilmente a simple vista o con poco aumento con el MF suele llamarse fibra. Las que sólo se aprecian con gran aumento del MF se llaman, en general, fibrillus. Las mayores de las que se aprecian únicamentecon ME también suelen llamarse fibrillas, y las de diámetro menor se denominan filamentos. En las células hayfilamentos de variasclases, perono en número igual en todoslos tipos celulares. En algunos, los filamentos son dispuestos en redes o fascículos lo suficientemente grandes para observarloscon el granaumento deí MF en preparacionesadecuadamente teñidas. Para evitar posibles confusiones, debe destacarse que losfilamentosforman un grupo de estructuras filiformescompletamentedistintas de losmicrotúbulos.Aunquea menudo guardanrelaciónmutua, filamentos y microtúbulos tienen funciones diferentes. Una analogía que a veces seempleapara indicar la relación funcional mutua es que los microtúbulos actúan como los "huesos" de la célula, en tanto que algunas clases de filamentos son semejantes a "músculos", pues producen movimiento. Sin embargo, ambos están unidos entre s í , por lo cual la analogía no debe tomarse literalmente. Hay tres categorías principales de filamentos; los de la primera se llaman microfilamentos, tienen 5 a 6 nm de diámetro y consisten en una proteína llamada actina; los filamentos de actina se demostraron inicialmente en células musculares, pero en fecha reciente se comprobó que se presentan en diversasclasesde células.Sehandescubierto enpequeña cantidad en relación con los filamentos de actina dos proteínas adicionales, la tropomiosina y la troponina (fig. 5-55). Probablemente seanindispensables para la función delos microfilamentos,que es participar con la segunda clase de filamentos en los mecanismoscontráctilesdelascélulas. La segunda clase de filamentos se llama filamento de miosina porque la miosina es la proteína que 10s forma. Se observan en intima relación con filamentos de actina en el músculo,donde tienen mayor grosor que estos últimos, pues tienen IO nm de diámetro. Sin embargo, en otras clasesde células,la anchura varía mucho.Losfilamentosdemiosina y actina participan en los movimientos contráctiles de las células. Los filamentos del tercer grupose llaman filamentos intermedios; varían de 7 a 10 nm de diámetro. Como veremos al describir células dedistintos
ClTOPLASMA Y ORCANlTOS ClTOPLASMlCOS
tejidos, en muchas clases de células hay filamentos intermedios. A menudo están unidos entre sí para formar lo que se ha llamado fibrillas quepueden observarse con ME. No participan directamente en la contracción. En muchos casos parecen ”aparecer y desvanecerse” porque se forman y desorganizan. Pueden contribuir a dar la forma de la célula al originarredesendiversas partes del citosol,locual brindasosténa los organitos y conserva la forma celular,yen las células demúsculo liso probablemente transmitan la tracción a la membrana celular.
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Z
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Microfilamentos y filamentos de miosina y relación que guardan con la contracción Evolución de los conocimientos. Desde hace largo tiemposesabeque las células muscularesson largas y angostas y que al estimularlas se acortan y de esta manera efectúan trabajo. En los primeros 50 años del siglo XX, se consideraba, en general, que la contraccióndependíadecomponentesdispuestos longitudinalmente que se acortarían al estimular la célula y de esta manera acercarían los dos extremos de la célula muscular. Sin embargo, a principios de lasegundamitad del siglo XX, estudiosde células del músculoestriadovaliéndosede ME revelaron que si bien poseían filamentos de disposición longitudinal, la contracción no resultaba de acortamiento de los mismos; en cambio, se descubrió que
Fig. 5-55. Microfotografíacon inmunofluorescencia ( X 3 000) deun fibroblast0de embriónde ratón en cultivo de tejidos. Se empleó anticuerpocontratropomiosinaparademostrar la distribución de los fascículos de microfilamentos de actina que poseen tropomiosina enel citoplasma.Estos fascículosson inmediatamente subyacentea lamembrana celular y son másfrecuentes en el ladoinferiorde la célula,dondeestá unidaal substrato. (Tomado de L. Subrahmanyan y A. Jorgensen.)
Contraída Fig. 5-56. Esquemadeuna sarcómera demúsculo estriado; se observa el cambio enla disposiciónde los filamentosgruesos y delgados durante la contracción. Consúltense detalles en el texto.
dependía de que había dos clases de filamentos, la primera (microfilamentos), formada principalmente por actina y la segunda por miosina. Las dos clases están dispuestas de modo que se interdigitan e interaccionan. La estructura fina y el mecanismo de contracción del músculo estriado se explican más minu-
tercios mediosdelasarcómera; -10s dosextremos quedan libres y se extienden (en ambas direcciones) entre los extremos libres de los filamentos de actins
en una distancia ‘Orta’ ‘Omo se Observa en la figura 5-56, arriba. Durante la contracción (fig. 5-56, ahajO), 10s filamentos que contienen actina se deslizan másalláentre los demiosinahastaquelosextremos
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libres casi seunenenla mitad de la sarcómera. Este deslizamientoacerca las dos líneas Z en los límites de cada sarcómera, lo cual acorta las miofibrillas y porello la fibramuscular. El estímulo de la fibra muscular libera iones calcio del retículo endoplásmico liso hacia la miofibrilla, y los ioneshacen quelos filamentos de actina interactúenconlos de miosina y utilicenenergía queproviene de ATP paraproducircontracción.
Fenómenos contráctiles en otras clases de células Cuando se comprobó que el mecanismo contráctil en el músculo, en el cual se estudia de manera óptima, dependíade que los filamentos sedeslizaban unos sobre otros, se planteó la pregunta desi otros fenómenos contráctiles en distintas clasesdecélulas dependíande maneraanáloga de estemecanismo. En célulasdiferentes delasespecializadas para la contracción, elloplanteó un problemamucho más difícil de estudiar. Como era evidentede losestudios enel músculoque la contracción dependíade la interaccióndefilamentos de actina con filamentos de miosina, fue interesante descubrir en muchas otras clases decélulasfilamentoscondiámetro de 6 nm; además, se comprobó experimentalmente que estos filamentos conjugaban partes de moléculas de miosina, lo cual indicó que contenían actina. En diversascélulasno muscularesse handemostradofilamentos de miosina y otras proteínas que participan en laregulaciónde la contracción enlas células musculares (por ejemplo, tropomiosina y troponina) (fig.5-55). Sinembargo,losfilamentos de miosina son más difíciles de fijar y de demostrar que los de actina. Estas dos clases de filamentos parecen guardar intima relación en muchos tipos de células y se consideraqueinteractúandemodosemejantea lo queocurredurante la contraccióndelascélulas musculares. La actina seencuentra en concentracionesrelativamente altas en muchas clases de células no musculares, pero en la actualidad no se sabe cuánta de esta proteína está en forma de microfilamentos y cuánta en forma soluble. Se considera que las regionesdel citoplasma más ricas en microfilamentos son más rígidas que las partes que poseen pocos microfilamentos, y seestáintentandoexplicaractividades como movimientoamiboidesobre la base de polimerización local de actina en microfilamentos, acompañada de despolimerización de éstos en otras partes del citoplasma. La zona más externa del citoplasma inme-
diatamentesubyacentealamembranacelular (Hamada ectoplasma o corteza por los primeros microscopistas) es comparativamente rígida y semejante a gel y se ha comprobado que es particularmente rica en estos microfilamentos. Además, se considera que algunas proteínas integrales de la membrana celular pueden estarunidas,directa o indirectamente,a filamentos de actina inmediatamentedebajo de la membrana celular (fig. 5-5), pues cuando con métodos experimentales se logra conglomerar las proteínas integrales de la membrana, la actina y la miosina presentes en esta región se agrupan debajo dela proteína de la membrana que se aglomera. En la actualidad, se considera quelas actividades contráctiles en que participan filamentos semejantes a los de actina son la causa de los cambios de forma y de algunas clases de movimiento, que incluyen el amiboide,que se observan en muchostipos de células vivientes en el cuerpo y en cultivocelular.
Papel de los microfilamentos en la división celular Al describir la telofase de la mitosis en el capítulo 2, se señaló que la separación de una célula en división en dos células hijas depende de que aparece un surco de contracción enla parte mediadela célula madre que se profundiza hasta que la célula se separa en dos. En esta etapa aparece un haz de microfilamentos llamado anillo contrhctif; rodea a la célula a manera de anillo en el fondo del surco inmediatamente por debajo de la membrana celular (fig. 2-11E). Ello sugirióquelosmicrofilamentos del anillo pudieran ser la causa de que el surco se torne profundo y por últimoseparelacélulamadre endos células hijas. En 1969, Schroederañadiócitocalasina(que se obtienedealgunoshongos)ahuevos deanimales marinos en los cuales estaba formándose el surco y observó que el anillo de microfilamentos se desorganizaba y no se formaba adecuadamente el surco. En consecuencia, los huevos no se separaban en dos y cada uno terminaba con dos núcleos. Ello, claro está, sugirióque la citocalasinahabía impedido ladivisión en dos células hijasalcausar desorganización de losfilamentosquecontienen actina del anillo contráctil. Otrofenómeno plenamente conocido, la retracción del coágulo sanguíneo, importante para cohibir lahemorragia,tambiénpareceentrañarfilamentos de actina y miosina en formaciones muy pequeñas llamadas plaquetus, comoexplicaremos enel capít.ulo 10.
CITOPLASMA
Mecanismo contráctil en células no musculares
Y ORGANlTOS ClTOPLASMlCOS
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varían cortes oblicuos de estas estructuras y excepcionalmenteseapreciaríancortes de estaindolesi las estructuras fuesen pliegues. Las microvellosidades aumentan mucho la superEl carácterdelosfenómenoscontráctiles en el ficie por la cual puede ocurrir absorción de nutrimúsculo hace considerar probable que los movimienmentosen el intestinodelgado.Además,entodas tos como los descritos dependan de que microfilalas células del cuerpo (figs. 5-50, mv y 5-51, mv) se mentos que contienen actina no cambien de longitud pero se muevan en relación con algún otro com- observanalgunasmicrovellosidades,aunquerara vez sontanlargas o uniformementedistribuidas ponente. A este respecto, es interesante que sólo los filamentos delgados que contienen actina en las uni- como en las células de absorción del intestino delgadadescontráctilesdelmúsculoestriado(fig.5-56) do, según se advierte en la figura 5-7. Sólo cuando estén anclados a las líneas Z. Los filamentos de mio- forman borde estriado pueden advertirse con elMF. sina de la unidad contráctil sencillamente hacen que Estructura fina de las microvellosidades. Lasmilos filamentosdeactina se deslicen a su lado. En crovellosidades tienen 0.1 pm de diámetro y longiconsecuencia, es verosímil que pueda haber una dis- tudvariable.Comopuedeadvertirse en lafigura posición menos bien organizada en otras clases de 5-57,presentancentroqueconsisteenfilamentos células, por virtud de la cual las moléculas o los fi- que contienen actina, de 6 nm de diámetro, anclalamentos de miosina hacen que se deslicen a su lado dos a la membrana celular en la punta de las vellofilamentosadyacentesdeactina. Si los filamentos sidades de manera muy semejante a como están sudeactinatienen unextremofijadoenalgúnsitio, jetos los filamentos de actina en las líneas Z en los por ejemplo, la membrana celular, como sucede en extremos de las sarcómeras y las células musculares las microvellosidades,podríaocurrirmovimiento (cap. 18). También se han descubierto filamentos de dentro del citoplasma. Sea cual sea el mecanismo de miosina en el citoplasma inmediatamente subyacencontracción en células diferentes de las musculares, tes a las microvellosidades, y se considera que la inse están acopiando datos de que, al igual que en las teracción de los filamentos de actina (microfilamencélulas musculares, la actividad exige iones calcio y .tos) en las microvellosidades con los filamentos de ATP. miosinasubyacentesalasuperficiepudierahacer que las microvellosidades se encorven o acorten. Microfilamentos de las microvellosidades No es raro que el principiante confunda la estructura fina de las microvellosidades con las de los ciDesde hace mucho se observó con el MF que la lios. Sin embargo, en la figura 5-51 puede apreciarse superficielibredealgunascélulasdelcuerpo,en quecabediferenciarlasdosclasesdeestructuras. particular las que absorben y forman gran parte del Las microvellosidades son más cortas que los cilios revestimiento del intestino, tiene aspecto menos liso y, además, carecen de cuerpos basales (centríolos) y que el borde libre de otras células. Dado que estas los microtúbulos internos que se presentan en los cicélulas parecían estar cubiertas de una capa de algo lios. En lugar de microtúbulos, en las microvellosique poseía estriaciones delicadas dispuestas perpendadesquealcortemuestren su interior se aprecia dicularmente a la superficie, se dijo que tenían bor- un haz menos bien organizado de microfilamentos des estriados. (fig. 5-57). Al emplear ME, resultó que el borde estriado consistíaeninnumerablesprolongacionesdigitiformes FILAMENTOS INTERMEDIOS (10 nm) diminutasdelcitoplasma,cadaunarevestidade membrana celular, que sobresalían de la superficie Ademásdemicrotúbulos,microfilamentosque de la célula hacia la luz del intestino (fig. 5-7). Se contienenactinayfilamentosdemiosina,muchos llamaron microvellosidades. (El motivo delprefijo tipos celulares contienen filamentos de 7 a 10 nm de micro eneste nombre es quetambiénhayestrucdiámetro. Se tienen menos datos acerca de estos fiturasmuchomayoresllamadas vellosidades en el lamentos intermedios que de los otros. Son especialrevestimiento del intestino delgado.) Al imaginar tri- mentefrecuentesen las célulasnerviosasyen sus dimensionalmentemicrovellosidades, el estudiante células de sostén (neuroglia), pero se presentan en debe ser capaz de percatarse cómo sería posible, al cierta medida en todas las células (fig. 5-58). Los de observar en el ME cortes como el mostrado en la fi- las neuronas poseen una proteína con peso molecugura 5-51 donde las microvellosidades están secciolar de 68 000, en tanto que los de otros tipos celulanadas casi longitudinalmente, afirmar que son prores pueden tener una proteína con peso molecular longaciones digitiformes y no pliegues; no se obserde 54 O00 como componente principal. Es interesan-
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BlOLOGIA CELULAR
fig. 5-57. Micrografíaelectrónica ( X 60 000)delasuperficie apicalde una célulaepitelial de tráquea de pollo, en la cualse observanmicrovellosidades.Seadviertenmicrofilamentosque poseen actina en la microvellosidad de laizquierda.Obsérvese cómo estánunidosa la membranacelular en lapunta dela microvellosidad.(Cortesía de V. Kalnins.)
te que la colquicina, que causadesaparición de los microtúbulos, también produce conglomerados grandesde filamentos de 10 nmen muchos tipos celulares. Hay indicaciones deque estos filamentos pueden constituir un grupoheterogéneo que varíamucho en composición química y función {ver la monografía de Gilbert).
Red terminal Algunas regiones del citoplasma, en particular las inmediatamentesubyacentesalamembrana en las células epiteliales cilíndricas, sun muy rígidas y contienen una concentración especialmente alta de mi-
fig. 5-59. Microfotografía de lascélulas deabsorciónquerevisten el intestino de la rata, teñidas con ácidos tánico y fosfomolíbdico y con negro amido para mostrar la red terminal de las células. El borde estriado se advierte inmediatamente por arriba de lared terminal.
crofilamentos, filamentos intermedios (10 nm) y filamentos de miosina. Algunos de los filamentos intermedios,llamados tonofilamentos, están conectadosadesmosomas,especializacioneslocalizadas de la membrana celular que unen las células entre sí en algunostejidos del cuerpo, como se describe en el capítulo 7. Los microfilamentos que forman el centro de lasmicrovellosidades se extiendenhacia abajo para formar la red terminal. La concentración delas diversas clases de filamentos que constituyen la red terminal es tan densa que los demás organitos, especialmente los membranosos,másvoluminosos,quedan excluidos de esta región. Por ello,esta zona se llamó redterminal. Puede teñirse en celulas de absorción de modo que se advierte inmediatamente subyacente al borde estriadovaliéndose de MF (fig. 5-59). Aunquelosfilamentos están más concentrados debajo del extremo apical de la célula, también se presentan en menor medida en todas las partes de la membrana celular y algunasse prolonganprofundamente enel citoplasma.
INCLUSIONES ClT0PLASMlC.AS
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fig. 5-58. Micrografia electrónica ( X 60 OOO) de parte del citoplasmade una célulaepitelial(tráqueade pollo), en la cualse aprecia un haz de filamentos intermedios (filamentos de 10 nm). (Cnrtpsín de V. Kalnins.)
ALIMENTOS ALMACENADOS De los tres alimentos básicos (carbohidratos, proteínas y grasas) sólo los carbohidratos y !as grasas
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Fig. 5-60. Micrografíaelectrónica ( x 38 500) de parte del citoplasmade una célulahepáticade rata que ingirió alimento unas horas antes. Adviértase el aspecto de rosetadadopornumerosaspartículas (I de glucógeno (g) depositadas en esta región, que contiene abundanteretículoendoplásmico R.: Internat.Rev. liso.(Cardell, Cytol.; 48:221, 1977.)
se almacenan en las células comoinclusiones. Los carbohidratos se almacenan principalmenteen los hepatocitos y en menor medida en las células musculares y de otro tipo. En todos los casos se almacenan en forma de glucógeno, que se presenta como depósitos en la matriz citoplásmica, como se describió en relaciónconloshepatocitos enel capítulo 1 y se ilustró en la lámina 1-1 y en la figura 1-19. El almacenamiento de glucógeno en las células hepáticas se explicará más minuciosamente al hablar del hígado.
Cuando se tiñe el glucógeno se presenta en las micrografías electrónicas de dos maneras. En la primera, que se llama partículas a , consiste en rosetas de partículas electrodensas (fig. 5-60, g). La otra clase, llamada partículasp , y que se observa,porejemplo, en las células musculares (fig. 5-61, g) está en forma de gránuloselectrodensos aislados un poco mayores que los ribosomas. La grasa se almacena principalmente en las células llamadas adiposas. Estas son las de un tejido esFig. 5-61. Micrografíaelectrónica ( X 25 500) del miocardiode rata que almacena glucógeno. Obsérvense las partículas aisladas (partículasp) de glucógeno (g) característicasdelas cClulas musculares situadas en el citoplasma encontráctiles tre los elementos (miofibrillas, marcadas can my) del músculo. Las estructuras obscuras(d)sondesmosomas,uniones que mantienen juntas las células de miocardio (se describirán en el cap. 7 ) . (Cortesía de I. Taylor.)
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pecialllamado adiposo quese explicará al hablar del tejido conectivo. La grasa a veces se acumula en los hepatocitos y en otras clases de células (fig. 1-20).
Caroteno. Es un pigmentoformado en diversos vegetales. Hay varias clases de caroteno y distintos vegetales formanvariedadesalgodiferentes. El observado en las zanahorias es amarillo y en los tomaPIGMENTOS tes más rojo. Los carotenos son solubles en grasas y así son captados desde los alimentos y después tiñen Tiene gran importancia que el estudiante de me- algunoscomponentescorporales queposeen grasa. dicina se interese enel colornormal y anormal de Por ejemplo: el color de la yema de huevo depende diversas partes del cuerpo y en los principios que lo del carotenoabsorbidopor las gallinas de los alirigen. Un factor muy importante, y a veces el prin- mentos vegetales que comen. De manera análoga, el cipal, enel diagnóstico clínico de algunasenfermecoloramarillo(natural) de lamantequilla depende dades esel cambio de color de algunaparte del del caroteno ingerido por las vacas, quese disuelve cuerpo. El color esaún más importante para el pa- en la grasa de la crema que producen. La grasa cortólogo que para el clínico. Gran parte de la descrip- poral del ser humano a menudo tiene tinte amarillo ción del aspecto macroscópico de los órganos enfer- por el caroteno que posee. mos en la operación o la necropsia guarda relación Variasformas de caroteno son provitaminas y con cambios de color. pueden convertirse en el cuerpo en vitamina A, moEl color en un tejido dado depende principalmen- tivo suficiente para comer vegetales frescos o beber te de la clase y la cantidad de pigmento que contie- zumos de los mismos. De cuando en cuando los inne. Los pigmentos en las células se clasifican en ge- dividuos no son muy moderados al respecto. Es poneral comoinclusiones,pero enel caso de algunos sible ingerir tal cantidad de zanahorias o tomates, o pigmentos este nombre es discutible. En estados pa- beber tan abundantes zumos de vegetales, que la tológicos algunos pigmentos que provienen de célu- piel del cuerpo tome color amarillo (incluso r6jizo) las se presentan en los espacios extracelulares y tam- por el gran contenido de caroteno. El estado causabién en las células en las cuales se formaron. do por consumo excesivo de caroteno se llama curoEs importante percatarse de lo que es un pigmen- tenemia y a primera vista puede considerarse que to. Hay muchos componentes de las células que, si los sujetospadecenictericia. Es estadopocofrebien son incoloros en vida del sujeto, adquieren color cuente en los adultos* pero a veces se observa en nibrillante después de ser tratados con colorantes y no ños que ingieren exceso de zumo de vegetales. son pigmentos. Para que un material pueda denomiPolvos. Un segundo grupo importante de pigmennarse pigmento ha de poseer color en estado natutosexógenosproviene de diversas clases de polvos ral. En consecuencia, para observarse, un pigmento que llegan al aparato respiratorio. La pigmentación nonecesita ser teñido. Sin embargo, los pigmen- de este tipo enel aparato respiratorio es patológica. tos a veces se tiñen adicionalmente o de manera di- Se comentará brevemente este tema en el capítulo 23. ferencial por colorantes. Minerales. Algunosminerales ingeridos o absorPorfortuna,hay sólo unoscuantosgruposambidos por la superficie del cuerpo pueden originar plios de pigmentos que el estudiante debe conocer. pigmentación. Por ejemplo, el exceso de plata aplicada a la superficie corporal para tratar algunas enClasificación fermedades puede originaracumulación de plata y pigmentacióngris del cuerpo. El plomo puede abLos pigmentos suelen clasificarse en dos grupos: sorberse y producir una línea azulen las encías. Tatuajes. Existen en pigmentos inorgánicos que se exógenos y endógenos. Los pigmentos exógenos (gr. en lapiel conagujas, exo, fuera; gennein, producir)son los generados introducenprofundamente fuera del cuerpo y que han llegado a éI poruna u donde quedan fijos en células fagocitarias llamadas otra vía. Los pigmentos endógenos (gr. endon, den- macrófagos. tro) se generandentro del cuerpo a partir de componentesnopigmentados. Pigmentos endógenos
Pigmentos exógenos Lipocromosexógenos. Son pigmentos liposolubles e imparten el color a las grasas (gr. lipos chroma, color). El mejor conocido es el caroteno, el pigmento que da el color naranja agradable a las zanahorias.
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El más importante es la hemoglobina, el pigmento que contienehierro de los eritrocitos;transporta ‘Acercade la carotenemia, los estudiantesinteresadosencontraránun trabajo titulado “The Orange Man”, que se publicó en la revista The New Yorker (vol. 43, mayo 27, 1967) interesante como historia de misterio y quebrinda muchos datos.
CITOPLASMA Y ORGANITOS CZTOPLASMICOS
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oxígeno enel cuerpo y se explica minuciosamente enel capítulo IO. Aquí nos limitaremos a decir que los carrillos sonrosados y los labios rojos dependen de este pigmento que está en los eritrocitos que circulan en los capilares inmediatamente subyacentes a las superficies de estas regiones del cuerpo. Algunas formas alteradas de hemoglobina cuyo color difiere del normal también se explican en el capítulo 10. Pigmentos originados por destrucción la de hemoglobina. En circunstancias normales, 10s eritrocitos no sobreviven más de cuatro meses en el aparatocirculatorio.Algastarse,sonfagocitados por macrófagos en bazo, hígado y médula ósea. En el citoplasma de estas células voluminosas, la hemoglobina que posee hierro se disgrega enun pigmento férrico llamado hemosiderina y otro no férricodenominado bilirrubina (puedenconsultarse deGránulos de pigmento de lipofuscina talles adicionales enel cap. 22). Hemosiderina. Es pardo dorado y se presenta en el citoplasma de macrófagos en forma de gránulos o pequeñasmasasirregulares.Valiéndose de análisis Fig. 5-62. Microfotografíacongranaumentode dos cuerpos histoquímicosparahierro, se demuestra que la hede neuronas enun ganglio. El citoplasmacontienecúmulos de mosiderina posee este elemento, lo cual permite diferenciarlo de otros pigmentos dorados y pardos del gránulos d e l pigmentolipofuscina. cuerpo. La hemosiderina se presenta en estado normal en cierta cantidad en los macrófagos de bazo, hígado y extraídapor las células del hígadoparallegar a la médula ósea, pero aumenta mucho en estos sitios en bilis. enfermedades en las cuales los eritrocitos se degraEl gran patólogo Virchow, hace más de 100 años, dan con rapidez mayor que la normal. En determi- brindó la primera orientación tangible dequela binadas circunstancias patológicas, puede incluso apa- lirrubina provenía dela hemoglobina. Observó que recer en abundancia en otras clases de células. en los tejidos del cuerpo donde habían ocurrido heBilirrubina. La bilis es un líquido de color amarimorragias tendían a observarse cristales deun pigllo a pardo secretado por el hígado y almacenado y mento amarillo; llamó hematoidina al pigmento que concentrado en la vesícula biliar. Por último, llega cristalizaba a partir de los eritrocitos viejos y en deal intestino, donde tiene papel importante enla di- gradación y dedujo que provenía de la hemoglobigestión y la absorción. La substancia colorante es la na. No contentocon los exámenesmicroscópicos, bilirrubina, pigmento de color amarillo a pardo que sometióalpigmentoaanálisisquímicosehizo el se oxida en biliverdina, pigmento verde; en algunas descubrimiento notable de que la hematoidina, hasaves en la bilis hayabundantebiliverdina, lo cual ta donde podían demostrar las pruebas, era lo misaumenta la tendencia de la bilis a ser verde, pero en mo que el pigmento queda color a la bilis (bilirruel ser humano en estado normal hay poca biliverdidespués bina). Sin embargo,durantemuchosaños na, de modo que la bilis es amarilla a parda. de ello, lahemoglobinanoseaceptócomoorigen Seconsideraba que labilirrubinaeraelaborada del pigmento biliar y pasaron muchos decenios para porloshepatocitos que lasecretan,pero estudios que esta noción lograra aceptación general. adicionales demostraron que la bilirrubina, al igual Melanina. Sueleser un pigmentopardo anegro que la hemosiderina, esun producto de la degrada- que se observa principalmente en la piel y sus faneción dela hemoglobina y, en consecuencia, se for- ras y en los ojos. También se presenta en locus nima en los sitios donde se destruyen eritrocitos viejos ger, parte del cerebro. En la raza blanca aparece en gastados. Sin embargo, a diferencia de la hemoside- la piel en cantidad importante después de exponerse rina, la bilirrubina no posee hierro y es más soluble; a laluz solar(bronceado). La melaninaexplica el por ello, no tiende a permanecer en el citoplasma de color obscuro de la piel de los negros, y en ellos la los macrófagos que destruyen los eritrocitos sino se pigmentación también aumenta con la luz solar. El disuelve en la sangre, dela cual constantemente es color pardo de los ojos dependedela melanina, y
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en las profundidades del ojo la melanina se utiliza como material a prueba de luz, de manera muy semejante a como los fotógrafos emplean papel y pintura negros. La melanina es una substancia nitrogenada que en forma pura no posee azufre ni hierro. La formación de la melanina se estudiaráminuciosamenteen el capítulo 20. Las células que la elaboran se llaman melanocitos; poseen una enzima que tiene la facultad de actuar sobre un precursor incoloro que llega a la célula por la sangre y los líquidos tisulares y se convierte en melanina. Lipofwcina. Es un pigmento que contiene lípidos, lo cual permite teñirlo con algunos colorantes para grasas. En sí, es pigmento de color amarillo pardo (lat. fuscus, pardo) y aparece en forma de conglomerados a veces llamados grúnulos (fig. 5-62). Este pigmento es comparativamente frecuente en miocardio, células nerviosas y hepáticas, y laconcentración aumenta según la edad, lo cual ha motivado la noción de que corresponde a un producto de "desgaste'' queno es fácilmentedegradadoen el citoplasma ni excretado. Los depósitosdelipofuscina suelen tener actividad de hidrolasa y el pigmento está contenido en cuerpos residuales. Aunque la lipofuscina generalmente se clasifica como pigmento end& geno de lipocromo, suele llamarse sencillamente' pigmento lipocrómico.
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Diferenciación celular y relación que guarda con la expresiónde genes, regulaciónde las poblaciones celulares y desarrollo de los cuatro tejidos básicos del cuerpo
La primera parte de este capítulo presenta algunas áreas interrelacionadas dela biología celular enlas cualesactualmente se estáefectuandoinvestigación amplia. Es peligroso tratar de mencionar brevemente estasáreas de manerasencillaya nivel elemental, particularmente si se incluyen algunas ideas propias. Sinembargo,éstos son campos dela biología que los estudiantes de hoy encontrarán en distintas materias y, en realidad, deben teneralgunosconocimientosparacomprender lasiguiente parte deeste tratado que se refierea los tejidos.
DlFERENClAClON CELULAR Y RELACION QUE GUARDA CON LA EXPRESION DE GENES La ascendencia de los millones de células somáticas en el cuerpo humano puede seguirse hasta una sola célula: el óvulofecundado. Entre estos millones de células, por microscopia se reconocen aproximadamente 100 clases. En consecuencia, deben ocurrir dosfenómenos enel desarrollo del cuerpo. En primerlugar,esmenesterquehayagrancantidad de proliferacióncelularque exige millones de mitosis; en segundo lugar, al aumentar el número de células deben tornarsediferentesentre sí. Además,para queel cuerpoconsista en partes dispuestasen un patrónconstante con estructuras dela indole de músculos,tendones y huesos, y órganoscomocerebro, hígado,corazón,riñones y pulmones,todos los cuales se forman en el sitio adecuado, las células que derivan del huevo fecundado deben tornarse di-
ferentes entre sí en distintos sitios de manera ordenada.Antes de explicarcómo surge estemodelo y los posibles factores que participan, debe comentarse acerca de la nomenclatura empleada en este campo.
Potencialidad y diferenciación La palabra potencialidad en el lenguaje corriente denota capacidades aún no realizadas. Aplicada a una célula, se usa específicamente para denotar la magnituden la cualpuede funcionar como célula antecesora para distintas clases (no números) de células. Dado que el óvulo fecundado es la célula antecesora de todas las clases 'de células que se desarrollan en el cuerpo, se dice que es una célula totipotencial o pluripotencial. Cabe preguntarse cuánto dura la totipotencialidad en los descendientes. Por lo regular,lasdos células hijas que resultan de la primera división mitósica se adhieren entre sí y contribuyen a la formación ulterior del embrión. De cuando en cuando, despuésdela división las dos células hijas se separan y cada una de ellas da origen a un embrión; ello, claro está, origina gemelos idénticos y comprueba que después de una divisiónlasdoscélulashijas siguensiendo totipotenciales.Además,lasprimerascuatrocélulasaveces se separan y ello origina cuatro productos idénticos. Muy raramente nacenquintuples idénticos, y todos estos datos comprueban que en las tres primeras divisionesmitóticas los descendientes celulares del huevofecundado pueden conservarlatotipotencialidad. Sin embargo, si las células hijas siguen jun-
DIFERENClACION Y REGULACION DE LASPOBLACIONES
tas ycontinúala división celular,pronto se forma un acúmulo de célulasllamado mórula (lat. morus, mora) (fig. 6-1,B). Las células del acúmulo destinadas a convertirse en células corporales se hacen diferentes entre sí, generalmentemás o menosimperceptiblemente, y al hacerlo dejan de ser totipotenciales. Se dice que las células quese tornan diferentes de aquella de la cual se derivan y que han perdido por lo menos algo de la potencialidad de la misma han experimentado algo de diferenciación. A s í , las células,comoresultado de ladiferenciación,adquieren algunas nuevas propiedades pero pierden algo de la potencialidad inicial.
Las palabras diferenciación y modulación
Hay ejemplos en el reino animal de células aparentemente diferenciadas queen circunstancias extraordinarias parecen volvera una etapa más temprana de diferenciación en la cual se multiplican y regeneran; por ejemplo, un apéndice perdido. En consecuencia, se ha sugerido que es posible que las células diferenciadas experimenten "diferenciación", fenóceno durante el cual recuperan la potencialidad. Sln embargo, que demuestren alguna potencialidad que antes poseían sólo indica que nunca la perdieron; sencillamenteadoptaronformadiferente de aquella en la cual existían antes de parecerdiferenciarse. Siuna célula sencillamente se hace diferente en forma física sin perder potencialidad alguna, suele decirse que ha experimentado modulación. Este nombreprobablemente se ideó para denotar lo que ocurre cuando la formafísicade una célula se modifica para quese adaptea su medio. Puede ocurrirmodulación sin que la célula pierda potencialidad alguna. La diferenciación en el embrión en desarrollo suele ocurrir en etapas y siguiendo distintos linajes celdares. Las células se diferencian en etapas, y puede haber células en distintos periodos de diferenciación y, en consecuencia, poseen diferentes potencialidades. Las células definitivas que se forman como resultado final de la última etapa de diferenciación, por ejemplo, las de la categoría 1 (pág. 47) y las de la categoría 2 (pág. 47) no conservan potencialidad. Las células madre o progenitoras dela categoría 2 nosontotipotencialessino poseen potencialidad restringida que las limitaaformar células únicamente de sus tipos de familias respectivas. Las células de categoría 3 noconservanpotencialidadalguna; sencillamente se reproducencomotales. Sin embargo, hay una excepción a la regla de que las células que provienen del huevo fecundado experimentan diferenciación y así pierden algo de su potencialidad; se refiere a las células que no están des-
CELULARES
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tinadas a ser somáticas sino germinativas; estas últimasconservanlatotipotencialidad.Porejemplo: entre las células del pequeño acúmulo que se forma en etapa temprana del desarrollo del embrión femenino, algunas no experimentan diferenciación. Estas células, al desarrollarseelembrión,experimentan multiplicación y emigran en grandes números hacia los ovarios en desarrollo donde después de la pubertad comienzan a convertirse en células germinativas femeninas maduras. Que estas células en los ovarios conservanlapotencialidadcompletasedemuestra no sólo porque se expulsan despuésde la pubertad como células germinativas haploides (pág. 8 4 ) que al ser fecundadas se convierten en embrión, sino también porque de cuando en cuando una (como células diploides) pueden originar un tumor cuando aún están en el ovario sinque hayan sido fecundadas. Este tumora menudo alcanzavolumensuficiente para exigir extirpación quirúrgica. El corte de un tumor de esta indole en ocasiones descubre una combinación de las clases de tejidos que se observan en el cuerponormal; puede haberfragmentos de piel, folículos pilosos y pelo, dientes malformados, fragmentos de hueso y cartílago, además de algo de tejido nervioso, partes del ojo, y así sucesivamente. Es patente que la célula de la cual surgió el tumor era totipotencial, pero las células derivadas no se desarrollaron de la manera ordenada que caracteriza al embriónnormal. Es interesantequetodaslas células de estostumores quese desarrollan en los ovarios posean cuerpos de Barr.
EVOLUCION DE LOS CONOCIMIENTOS ACERCA DE LOS POSIBLES MECANISMOS DE LA DlFERENClAClON Después de consolidarse la noción de genes, se hizo claro que podía ocurrir mutación genética en una célula sin ser mortal. Esta célula a menudo podía seguir dividiéndose, pero,claroestá,heredaría el defecto genético a los descendientes. A s í pues, una de las primeras nociones de cómo las células del cuerpo se tornabandistintas entre sí durante el desarrollo esque ocurríaunasucesiónordenada de mutaciones, que entrañaban pérdidas de genes, que explicaban la formación de diferentes familiascelulares. A s í , las células de cada familia poseerían menos genesquesus predecesoras.También se suponía que diferentes células perdían diferentes genes, de modo que los elementos celulares de distintas familias que surgían de esta manera expresarían diferentes característicasfísicas y funcionales.Uno de losaspectos atractivos de esta hipótesis era que podíaexplicar cómo distintas familias de células podían perpetuar
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BIOLOGIA CELULAR
propia línea, porque los miembros de cada una sólopodríantransmitirsus genesparticularesa miembros ulteriores de la familia y de esta manera originaríanúnicamentecélulas del grupo alcual pertenecían. Esta noción, claro está, entrañaba aceptar que los genes y los cromosomas de cada familia de células del cuerpo eran diferentes de los de otras familias celulares. Después de establecerse la relación de losgenes con DNA y de disponer de métodos modernos para análisiscromosómicos,sedescubrióque no había datos que apoyaran la teoría de mutación de la diferenciación. En primerlugar, se comprobóque el contenido de DNA detodaslascélulascorporales era igual y, en segundo lugar, se descubrió que las células corporales de distinta clase tenían el mismo conjunto de cromosomas que las demás. Probablemente estos factores, y otros más, suscitaron la sospecha de que el contenido genético y cromosómico de todas las células corporales pudiera ser idéntico, aunque fuesendiferentes la estructuray las funciones de las células. Ello sugirió que las células corporales de una familia dada diferían de las de otras familias porque endistintasclases de células se expresaban diferentes genes (los demás estaban suprimidos o inhibidos). Ello, claro está, planteó el problema de cómo explicar por qué una vez que un conjunto determinado de genes se expresaba en una familiacelular dada,sóloestos mismosgenes se expresarían en generaciones ulteriores de la misma familia. Hoy se tienen algunas respuestas de las incógnitas planteadas. El primer tema que se investigó fue el de tratar de precisar si loscromosomasdeunacélulacorporal especializada aún conservaban y, en circunstancias adecuadas, podían expresar la totipotencialidad del óvu10 fecundado. Una formanotablede hacer lo anteriorseríacomprobarque loscromosomas de una célula, suficientemente diferenciados para convertirse en un tipo celular particular del cuerpo, en circunstanciasadecuadaspodían dirigirla formación de todo un organismo. La manera más sencilla de lograr lo anterior sería eliminar el núcleo de un huevofecundadoy,por técnicas detrasplante, substituirlo por el núcleo de una célula que había experimentado algo de diferenciación; así podía precisarse si tenía la capacidad de originar un cuerpo completo. Ello, claro está, sería un proyecto enorme de investigación. Sin embargo, se descubrieron métodos para efectuar microcirugía por virtud de los cuales,con el equivalente de engranajesdereducción, podían transmitirse movimientos comparativamentetoscos de losdedosenmovimientosmucho másdelicados de losinstrumentosnecesariospara SU
esta clase delicada de operación que, desde luego, se efectúa bajo observación microscópica. En esta clase de investigaciones se aprovechan micropipetas; con el advenimiento de estas técnicas de micromanipulación,losinvestigadorescomenzaronatrasplantar núcleos de un tipo celular a otros. Suelen emplearse ranas porque los huevos son voluminosos y fáciles de obtener, al igual que los embriones, y, además, una rana adulta se desarrolla en menos de un año, de modo que podían obtenerse conclusiones experimentalesconrelativarapidez. Se consideraque Briggs y King (1952) fueronlosprimerosentrasplantar con éxito el núcleo en células animales. En 1962, Gurdon trasplantó los núcleos aislados de las célulasderevestimientointestinalderenacuajosa huevosenucleados de rana y demostróqueestos huevos daban origen a una rana normal. También comprobó que losnúcleosextraídos de lascélulas que se desarrollaban en cultivo de tejidos de la piel de ranas adultas tenía el mismoresultadoaltrasplantarseahuevosenucleados.Puedenconsultarse detalles en la monografía de Gurdon. Comoresultadode losdescubrimientosmencionados y de otras clases de datos que desde entonces se han obtenido, hoy se acepta en general que, en lo que se refierealproblema de ladiferenciación, es patente que todas las células corporales en el embrión en desarrollo y en la vida posnatal tienen exactamente el mismo complemento de genes. Estas observaciones exigen aclarar algo el significado de la palabra potencialidad. Como se usacorrientemente, no se refiere a la potencialidad genética sino a la potencialidad celular: el motivo de que las células pierdan latotipotencialidadaldiferenciarseno resulta de que pierdan genes, sino de que la función de algunos de ellos (probablemente la mayor parte en las diversas clases de células que se desarrollan en el cuerpo está inhibida. Para que alguna célula indiferenciada se diferencieenunaclase particular especializada, es indispensable que los genes que posee que harían que se convirtiera en una clase distinta decélulaspermanezcaninhibidos. Por ejemplo: si los genes que harían que una célula se convirtiera en neurona y funcionara como tal también se "activaran" en una célula en la cual los genes que hacenque se convierta la célulahepáticayaestuviesen activados, el resultado sería caótico. En consecuencia, paraquelas células que poseen potencialidad genética completa se conviertan en células corporales con potencialidad restringida es indispensable que sólo se activen determinados genes y que la mayor parte de los otros (que la convertirían en otra clase de células) se desconecten o inactiven, de manerapermanente. Ello probablementeexplique
DIFERENCIACION Y REGULACION DE LASPOBLACIONES
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jas que se forman son idénticas entre sí y con la célula madre. Además, se supone que si las células hijas ulteriormente se tornan distintas una de otra ello depende de que se han expuesto a distintos micromedios. Es obvio que cualquier medio diferente que pudiera producir diferenciación de una célula tendría que hacerlos al añadir algo al citoplasma O al crear alglin cambio de otra manera en el citoplasma que pondría en marcha un mecanismo que actuara sobre el núcleo para causar la expresión de genes hasta entonces no expresados, por lo menos en medidaimportante. Sin embargo,hayalgunas excepciones a la regla de que las células hijas resultantes de una división son idénticas. Había la noción de que a veces podía ocurrir lo que se llamaba diuisión de diferenciacibn y resultaba en dos células hijas distintas entre sí; se consideraba que lo anterior dependía de división desigual del material genético, de modo que una célula hija difería de la otra porque poseía distinto contenido genético. Sin embargo, segúnresultaron las cosas,esta noeralaexplicación. Gurdon brinda una explicación interesantísima de un ejemplo de lo que a nuestro juicio puede considerarse división de diferenciación, pero no depende de distribución desigual de material genético sino de distribución desigual de citoplasma. Advierte que en el saltamontes, cuando se dividen las células llamadas neuroblastos (porque sirven como progenitores dealgunasclasesdecélulasnerviosas),unacélula hija sienpre se diferencia en una neurona completaPAPEL DEL CITOPLASMA EN LA mente madura y la otra siempre permanece en forEXPRESION Y LA INHlBlClON DE GENES ma de neuroblasto. Gurdon describe cómo Carlson A diferencia de lo que ocurre respecto a los cro- en 1953 pudo, valiéndose de una aguja delicada, hacer girar el huso de metafase que se desarrolló en el mosomas cuando las células del embrión incipiente los croexperimentanmitosis-fenómenodurante el cual neuroblastodelsaltamontesdemodoque cada célula hija recibe exactamente el mismo commosomas S (cromátides) que por lo común hubieran plemento de genes- el citoplasma de una célula no pasado a un polo de la célula en división pasaban al siempre está dividido de manera igual cualitativa ni opuesto, y viceversa. Al terminar la mitosis después cuantitativamente. Desde hace mucho se sabe que pue- de esta operación, descubrió que la célula hija que de haber cantidades desiguales de citoplasma en las se formó en el polo de la célula que por lo común células hijas resultantes de divisiones celulares que (sin haber hecho girar el huso) hubiese permanecido ocurrenen las primerasetapasdeldesarrolloemcomo neuroblasto así lo hacía, en tanto que la célubrionario. También se tornó manifiesto, inicialmenla hija en el otro polo de la célula se convertía en te en el estudio de invertebrados, que la distribución célula nerviosa, como lo hubiera hecho sin la interde diferentes regiones específicas del citoplasma de vención. En consecuencia, lo quedeotramanera un huevo en células hijas guardaba relación con la pudierahaberseconcebidocomodivisióndedifediferenciación en distintas clases de células. Se renciaciónqueentrañabadistribucióndesigualdel comprobóqueelloeraaplicableavertebrados en materialgenético,resultódeque el citoplasma de etapa temprana del desarrollo embrionario. Los es- los dos extremos de la célula es diferente, en lo cual tudianteskteresadospuedenconsultardatosmuy enunextremosiemprehabíaactivacióndegenes importantes sobre este tema en los trabajos de Gurdon. que causaban diferenciación de la célula en neurona Se acepta en general que, en etapa más avanzada y el otro polo no tenía este efecto. del desarrollo embrionario o enla etapa posnatal, El experimento mencionado no sólo brinda datos cuando cualquier célula se divide, las dos células hi- acercadeque el citoplasmapuedemodificarla
porquéhaytanabundantecromatinacondensada enel núcleo; quizá albergue el gran número de genes que en su mayor parte se inactivan permanentemente en esa célula particular. Lo anteriorsugiere,quelaactivacióndegenes que determinarían que se desarrollase una clase particular de células, actúa de alguna manera para asegurar que los genes que la inducirían a desarrollarse en cualquier otra clase se inactiven permanentemente. Ello sugiere a su vez, que al diferenciarse las células siguiendo una via especifica, hay alguna clase de retroalimentación negativa que resulta de la activación de sus genes y que la dirige por el cambio de ladiferenciaciónparamantenerinactivadosotros genes, aunque la célula ulteriormente se exponga a circunstancias que de otra manera los habrían activado. El fenómeno descrito de activación de genes que produce que una célula se torne de un tipo particular se describe en el lenguaje de la embriologia diciendoquelacélulaestá comprometida, lo cual significa que se desarrollará sólo en una cIase dada de célula ynoserásusceptiblealainfluenciade cualquier factor que de otra manera pudiera haber activado los demás genes y producido otra clase de célula.Sinembargo,antesdepasarmásadelante, comentaremosacercadeloquehacequedistintos genes se activen (o inactiven) en diferentes célulasal desarrollarse el cuerpo.
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expresióngenética,sino también da información sobre lafasedel ciclocelular en queobraría este efecto. En el casomencionadolosefectoscitoplásmicos deben haber ocurrido después que se hizo girar el uso mitótico, puesde otra manera los resultados hubiesen sido opuestos a 10s obtenidos. Considerando queninguno de los dosgrupos de cromosomas en metafase orientados hacia los dos extremos de la célula se modificaronantes de hacergirar el huso, parecería poco probableque el efectocitoplásmico hubiese actuado sobre los cromosomas en metafase; en cambio, el momento más probable parecería ser cuando los segmentosdelacromatinacondensada de los cromosomas en anafase comenzaron a extenderseenla telofaseparatranscribir lasíntesis de proteínas.Así,lo más probablepareceser quelas doscélulashijasqueresultaron dela mitosis hubiesentenidosegmentosalgodiferentes enlos cromosomas S en estadoextendido. La observación descrita, si bien notable en cuanto a demostrar la capacidad del citoplasma para modificar la expresión genética, debe considerarse únicamentecomo ilustracióndelaforma en que el citoplasmaafecta la expresióngenéticaparacausar diferenciación en lavidaembrionariatemprana. Más tarde, enel embrión, y enla vida posnatal, el microambiente del citoplasmapareceasimismo el papel más importante para activar o desactivar genesenel núcleo. Sin embargo,paraque el microambiente dela célulaafecte los genes,debeafectar dealgunamaneraalcitoplasma. Ellopudiera lograrse de variasmaneras. Porejemplo:algonuevo enel microambiente pudiera absorbersepor el citoplasma, o la concentración en el microambiente podría modificarse para alterar el metabolismo de la célula.Haymuchasposibilidades,comoveremos más adelante,pero,para queunainfluencia ambiental sea eficaz para causar expresión o represión degenes, lacélula debesercomponente.Antes de continuar debe definirse y explicarseotrapalabra.
Competencia y compromiso Se dice que una célula susceptible de reaccionar a unainfluenciaambientalaltransformarse en una célula de distinta clase posee competencia respecto a estainfluenciaparticular.Unacélulaquenoreacciona ante una influencia ambiental al tornarse distinta del tipo que antes era se llama comprometida o determinada. Daremos algunos ejemplos. Las células de la porción externa de la piel están comprometidas.Elloavecescrea dificultades para el cirujano plástico, pues si trasplanta piel entera de unaparte del cuerpoa otra, el injerto enel nuevo
sitio seguirá teniendo las características (por ejemplo, pelo) que producía en el sitio original. Sin embargo, si el tejido que se convertirá en una clase particular depiel cuando queda en s u sitio normal en etapatemprana de lavidaembrionariasetrasplantaaotro sitio del embrión,producirálaclase de piel que en estado normal surgirá en el sitio de trasplante. Este tejido,porejemplo, piel embrionaria, sellama competente porque essusceptible a modificaciones ambientales y, por ello, s u expresión genética se torna diferente de lo que hubiera sido de permanecer el tejido en su sitio normal. Otro ejemplo aparentemente muy sencillo del microambiente que afecta la diferenciación y por ello la expresióngenética en célulascomponentes se aprecia en el desarrollo y la reparación de los huesos que se explicarán minuciosamente en el capítulo 15. Las superficies de los huesos están cubiertas o revestidasde células madresde hueso queestán comprendidasparaformar hueso o cartílago,pero soncompetentesparareaccionarainfluencias ambientalesque dirigen s u diferenciación enun tejido o en otro. Cuando un hueso se rompe, las células situadas cerca de la fractura se multiplican rápidamente; en la masa celular que se forma para reparar la fractura, lascélulas cercanas a los capilares se convierten por diferenciación en célulasqueforman hueso y las más alejadas en células que forman cartílago.Experimentos in vitrohancomprobado que laconcentracióndeoxígenoprobablementesea el factor querigede quémanera se diferenciaránlas células madre en este caso. Mencionamosesteejemploparailustrar que las influencias ambientalesquesuscitandiferenciación encélulas competentes no deben ser obligadamente agentes específicosdesconocidosdedemostración difícil "aunque algunos pudieran serlo,sinoincluye el suministro de substanciasconocidasquese tornanmásdisponibles al continuar el desarrollo. Sinembargo, en todosloscasoslos agentesen el microambiente que afectan la expresión o la represióngenéticas de algunamanera deben actuarpor medio del citoplasma. Porúltimo,comomencionamos, en cadaetapa de la diferenciación hay pérdida de la potencialidad en lacélulaquesediferencia. Como resultado, aumentaelgrado en el cual las célulasen diferenciación se tornan determinadas. En consecuencia, la determinación, al igual que la diferenciación, ocurre en etapas, de modoqueaunquetodas las células terminales o finales (pág. 47) estándeterminadas, no todas las células determinadas son obligadamente células terminales. Por ejemplo; las células madre en la vida posnatal, incluso los tipos totipotenciales,
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dirigir la síntesis de polipéptidos y proteínas particulares. Algunas proteínas sintetizadas en las células tienen funciones no enzimáticp, pero la mayor par¿COMO EL CITOPLASMA DE DETERMINADAS te actúan como enzimas. CELULAS HACE QUE PRODUZCAN CELULAS Para que clases diferentes de células se desarrollen HIJAS IGUALMENTE DETERMINADAS? en uncuerpodadocomoresultadode ladiferenciación, las proteínas sintetizadas en algunas células Es fácil imaginar que una célula que se ha torna- deben diferir de las producidas en otras..Sin embardo determinada produzca células hijas determinadas go, no todas ellas son diferentes, porque todas las de la misma manera, que "lo semejante produce lo células del cuerpo deben sintetizar las enzimas indissemejante".Pero, no es tan fácilexplicar por qué pensables para losfenómenosmetabólicos fundalas células hijas deben estar determinadas de la mis- mentales de los cuales depende la vida celular. Pero, ma manera que la célula madre. Si, como se conside- paraquedistintas célulasdelcuerpodesempeñen raba antes, la diferenciación de la célula madre en sus diversas funciones especializadas, deben sintetizar lasdistintasproteínasparticulares,incluidasenziun tipo especial dc célula dependió de que ocurría una mutación genética, la determinación ulterior de mas, necesarias para las diferentes funciones. Como lascélulashijas podría explicarsefácilmente.Pero la síntesis de proteínas es regida por la expresión de ahoaa que hemos aceptado que el complemento ge- genes, parecería que hay dos grupos de genes. Las nético de todas las células es el mismo, tenemos que de la primera clase, que funcionan en todas las células del grupoparadirigir el metabolismobásico, explicar por qué los genes que se ponen en marcha parecerían ser relativamente inmunes a la acción dio se desconectan selectivamente en una célula deterrectadefactores quedesencadenandiferenciacion. minada también lo hacen en las células hijas. Sería de fácil suponer que los genes que se han inactivado o Pero, la categoría de genes que rigen la síntesis activado enunacélulamadre se duplicarancomo lasproteínasqueexplicanquelascélulasdifieran genes activados o desactivados.Sinembargo,esta entre sí deben ser capaces de ser modificados de maposibilidad parece muy poco probable, porque en la nera variable durante el desarrollo para que pueda fase S del ciclo celular todo el DNA de las células ocurrir diferenciación. Además, cuando se activa un debe duplicarse, y en este fenómeno cada cordón de conjunto de estos genes en una célulacompetente cada moléculade DNAdebetranscribir todos los dada, hace que esta se torne comprometida, 10 cual genes sobre las cadenas neoformadas de DNA, inparecería indicar que los genes participantes después cluidos los genes normalmente inactivos en la crosiguen expresándose o reprimiéndose selectivamente matina condensada. Para que los genes se transcriban en esta célula y su descendencia (si la hay). deben ser desbloqueados. Por tanto, lo que parece Debe mencionarse que hay gran número de genes más probable es que el medio intracitoplásmico, en alos que puederecurrir el proceso dediferenambas células hijas que surgen de la mitosis, sea el ciación. Los cromosomas en las diversas células del mismo que el de la célula madre, en lugar de que los serhumano poseen unaenorme reserva de genes genesse reproduzcan "activados" o "inactivados"; que, en su mayor parte, están reprimidos y se preen consecuencia, después de la fase S el medio intra- sentan en la cromatina condensada de células en incitoplásmico activa o inactiva los mismos genes que terfase. Sin embargo, al parecer, los genes que están fueron activados o desactivados en la célula madre. en la cromatina condensada en una clase de células Así, la determinaciónendistintoslinajescelulares no son obligadamente los mismos que están repriparecería depender de la constanciadelcitoplasma midos en otras clases de células. Además, parecería en generaciones sucesivas. Si los factores citoplásmi- que, al pasar las células por distintas etapas de la cos noregulan laexpresióngenética,¿cómo un diferenciación, los genes que se hallaban en forma núcleodiferenciadopuede dar origenauna rama de cromatina condensada se presentan como cromacompletaaltransplantarloa un huevoenucleado? tina extendida, en tanto que algunos que estaban en forma extendida se tornarán parte de la cromatina EXPRESION DE GENES Y DlFERENClAClON condensada. Por último, un fenómeno llamado inducción paLa función de los genes estructurales en las células rece ser factor muy importante para activar los geen interfase es cifrar los aminoácidos en la sucesión nes de los cuales depende la síntesis de las proteínas en que se transcribir& en el mRNA. Las palabras esenciales que hacen que las células del cuerpo diclave,asuvez, se traducen en el citoplasma para fieran entre sí. están determinadas respecto a la clase de células que pueden desarrollarse a partir de ellas.
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La palabra inducción En el lenguaje científico, esta palabra suele denotar el fenómeno por virtud del cual se produce un efecto en algo por una influencia externa. Por ello, si se producediferenciación delas células en cierta medida acausa dealgún factor en el medio inmediato, se dice que la diferenciación resulta de inducción. En consecuencia,seacepta en general quela diferenciación,excepto en etapas muy tempranas deldesarrollo embrionario, resultadeinducción,esto es, porque el microambienteexternodelas células tiene efectos que, mediados através del citoplasma o por el mismo,resultan endiferentesexpresiones degenesenlas célulasque son competentespara responderaestosfactoresinductores. Como mencionamos, cabe suponer que lzs influencias inductoras actuarían al activar la clase de genes que rigen la síntesisde las proteínas especiales particulares producidasenlíneasespecializadasde células que ulteriormente las caracterizan.
Base de la inducción Albuscarlasclasesde agentes susceptibles de causar diferenciación, debemos considerar los factores ambientales que pudieran modificar la expresión degenes dentro de la célula de modo que lahagan sintetizarnuevasproteínas. Un ejemploilustrativo sehadescubierto por estudios experimentalesde procariotes, específicamente bacterias. Sin embargo, dadoquelasbacteriasnoexperimentandiferenciacióncomo ocurre en loseucariotes, el ejemplo que vamos a describir no es de una influencia externaquesuscitadiferenciación,sino de cómo una influencia ambiental externa puede modificar la expresión de genes y por ello la síntesis de proteínas dentro de la célula. Esta es la clase de fenómeno que debe comprenderse para comprobar satisfactoriamente la causa o las causas de diferenciación de las células eucarióticas. El ejemplo a quenos referimos se llama inducción de una enzima y el trabajo quedescribiremosbrevementeproviene, en gran parte, delas brillantesinvestigaciones de Jacob y Monod. Presentamos lasiguiente explicaciónpara los interesados en este aspecto de la biología celular.
Algunos aspectos de la regulación de la expresión genética en bacterias Las bacteriassintetizandosclases de enzimas: 1) constitutivas y 2) inducibles. Las enzimas constitutivas son las que participan al catalizar las reacciones químicas delas cuales depende lavidametabólica básicadelabacteria. Los genes que cifran la pro-
ducción deestasenzimas no necesitan factores ambientalesespeciales,excepto los nutrimentosadecuados,paraasegurar su expresión. Sin embargo, las enzimas inducibles en estadonormal se producen en cantidades diminutas. No obstante, el hecho dequesepresentenestas proteínas en cantidad alguna indicaque los genesque cifran su síntesis deben estar presentesenel DNA de las bacterias. Las bacterias quesuelenusarse para estudioen este camposon deuna clasellamada E. coli. en estado normal, el tiposilvestre de E. coli utiliza glucosa para el metabolismo. Sin embargo, si no dispone de glucosa, puede emplear lactosa, perosólo después quese ha convertido en glucosa, la cual exige que haya una enzima, la P-galactosidasa, que suele presentarse en las bacterias en cantidades ínfimas. Pero cuandosólo se dispone de lactosa, esta enzima se produce en abundancia.Alinvestigarestefenómeno, se tornó patente que el mecanismo por el cual el substrato de una enzima inducelaactividad del gen que cifra la sucesión de aminoácidos de la enzima p-galactosidasa (enzima inducible) no es tan sencillo o directo como podría suponerse. Por ejemplo:sedescubrióquealgunasgalactósidas que no son hidrolizadas por 0-galactosidasa activan elgendel cual dependela dirección de la síntesis. Así, se tornó patente que no era algún participante en las reacciones comenzadas por p-galactosidasa elque activaba el gen,sino el galactósido mismo.Sinembargo, según resultaronlas cosas, el galactósido no actúa directamente sobre elgen que cifrapara lasíntesisde 6-galactosidasa,comose comprobó por estudiosulteriores condiversasmutantes de E. coli. Verbigracia: se descubrieronmutantesqueformabanabundante @ -galactosidasa aunque no hubiese galactósido utilizable para inducir la enzima. A su vez, se descubrió que lo anterior dependía dequeenestos mutantes nohabía una proteína llamada represora que era cifrada por otro gen llamado gen inhibitorio (o represor) y que estaba situado cerca del gen que cifraba para la p-galactosidasa.(Esteúltimotipo degenque cifra para la síntesis de la enzimase llama gen estructural.) Estos datos comprobaron que el motivo de que se produjera p-galactosidasa en E. coli sólo en cantidades diminutas en circunstanciasnormalesde disponibilidad de glucosa era queelgen estructural quelacifra en estadonormalestáinhibido, no directamente, sino indirectamente, como en breve explicaremos, por la proteína represora cifrada por el gen represor (inhibitorio). Investigacionesadicionalesdescubrieronque el asunto es más complicado, pues se descubrió que el defectogenético en ratonesmutantes queseguían
DIFERENCIAClON
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produciendo ,6 -galactosidasa sin que hubiera inductor no estaba en el gen represor como se sospechó inicialmente. En cambio, se advirtió que estaba en otro gen, llamado gen operador, cuya función normal es activar el gen estructural que cifra para la p-galactosidasa. Se descubrió que el motivo de que algunosmutantessiganproduciendogalactosidasa en ausencia del inductor era que en ellos el gen operador no conjugaba la proteína represora. En consecuencia, el gen operadornoerainhibidoporla proteína represora, y como resultado, el gen estructural seguíatranscribiendocontinuamentepara la síntesis de ,6-galactosidasa. Tambiénsedescubrióquelaproteínarepresora tiene,porasídecirlo,dossitiosdeconjugación. Puedeconjugarseal gen operador o alinductor. Cuando se liga a este último, se origina un complejo represor-inductor y de esta forma no puede conjugarse al gen operador y bloquea su actividad. Por ello, en circunstancias en que se dispone de lactosa y no de glucosa, hay inductor y se liga a la proteína represora. De esta manera se desbloquea el gen operador y activa al gen estructural que transcribe para 6-galactosidasa, la cual se produce. Cuando se utiliza el substrato o cuando no hay suficiente del mismo para conjugarse y bloquear la acción de la proteína represora, esta última bloquea al gen operador y de esta manera se inactiva elgen estructural que cifra para 0-galactosidasa. También se comprobó que además de la P-galactosidasa, la lactosa inducía dos enzimas, las que facilitaban la hidrólisis de la lactosa, una al facilitar el ingresoen la célulabacterianay la segundacuyo mecanismo de acción no se ha dilucidado cabalmente. Se supone que los genes que cifran estas enzimas están en sucesión con el gen estructural que codifica para la P-galactosidasa a lo largo de la molécula de DNA. Esta disposiciónglobalconstituye lo quese llama modelo de operón luc.
Posibles implicaciones respecto a la diferenciación de células eucarióticas El temaqueestamosexplicandoesladiferenciación, y como no ocurre en bacterias, pudiera suponerse que los estudios en células procarióticas no brindarían datos acerca de cómo ocurre la diferenciación en l a s células eucarióticas, como las humanas. Además, si bienmuchascélulaseucarióticasaltamente diferenciadas pierden la capacidad de proliferar,lasbacterias siguenmultiplicándosemientras reciban alimento. Por ello, pudiera preguntame por qué el estudio mencionado brinda orientación alguna acerca de cómo la diferenciación puede disminuir O suspender la proliferación de células en las cuales
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ocurre, y por ello actuar como mecanismo intrínseco para regular las poblaciones celulares, hipótesis que explicaremos en breve. Sin embargo, consideramos que las observaciones descritas son útiles para obtener percepción de los dos temas. En consecuencia,antesdemencionarquelaregulacióndela expresión de genes en las células eucarióticas difiere en muchos sentidos de la descubierta en bacterias, comentaremos acerca de cómo consideramos que el modelo bacteriano ayuda a imaginar lo que ocurriría en la diferenciación de las células eucarióticas. Nos parecemuyútilsuponerqueen las células eucarióticas hay, como en las bacterias, dos categorías generales de genes, los primeros constitutivos y los segundos inducibles.. Además, parece de utilidad suponer que el grupo constitutivo participa en la dirección de la síntesisdeproteínasnecesariaspara brindar la estructura física y los procesos metabólicos indispensables para los fenómenos vitales básicos de la célula y para la multiplicación celular. En seguida, puede considerarse que el gran número de distintosgenesdelgrupoinducibleintervienen en regir la síntesis de las diversas proteínas especiales necesarias para que las células diferenciales efectúen sus funcionesespecializadas. En consecuencia,los genes constitutivos serían la base para que las células indiferenciadas vivieran y se multiplicaran. Pero cuandolascélulas se encuentranbajoinfluencias ambientales que tienen efecto inductor, que en el caso delascélulaseucarióticaspudieransermuy complicadosperoincluiríaninduccióndeenzimas, la influencia inductora explicaría que grupos de genesinducibles se activen para producir síntesis de las proteínas particulares necesarias para la función especializada. LOSinteresados en profundizar el tema de la regulación de la expresión genética en células procarióticas y eucarióticas, y en una descripci.ón de un modelo de expresión de genes en células de este último tipo, pueden encontrar una explicadón muy interesante, informativa y accesible en la obra de Lehninger titulada Biochemistry (ver bibliografía y lecturas aconsejadas).
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Relación que guarda la diferenciación con la multiplicación celular Una generalización antigua acerca de la diferenciación es que guarda relación con alguna restricción, incluso con suspensión completa de la multiplicación en la célula en la cual ocurre. Esta relación es tan frecuente que sugiere una relación de causa a efecto. Porejemplo:cuandoseactivan genesinducibles (que rigen las síntesis de proteínas especiales necesa-
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rias para la función especializada de células diferenciadas), de algunamanerapodríantener retroalimentaciónnegativa sobre los genes constitutivos que de antemano habían estado dirigiendo la síntesis de proteínas para la multiplicación celular continuada. El hecho deque los productossintetizados bajo ladirección de genes inducibles en bacterias puedan tener efecto de retroalimentación negativa al bloquear genes enel genoma bacteriano, junto con el hecho deque lainteracción degenes puede ser tan complicada y que logre un efecto,parecería plantear la posibilidad deque laretroalimentación negativaporlosproductossintetizados bajo ladirección degenes inducibles pudiera inactivar genes constitutivos y de esta maneratornarmáslento o suspender el crecimiento celular ulterior. Enel ser humano, el ejemplomásimpresionante de una diferenciación que entraña síntesis de una proteína especial de la cual depende una función especializada dela célula(conlaaparenteinhibición de la división celular ulterior) se observa en la formación delos eritrocitos. La célula más indiferenciada de laserie que participa en la formación de eritrocitos quepuede identificarse a nivel de MF se llama proeritroblasto; hay muchos ejemplos deque esta célula está en división. El citoplasmamuestra ribosqmas,datocompatiblecon el equipo de traduccionindispensablepara la funciónde los genes constitutivos. Los proeritroblastos comienzan a convertirse por diferenciación en los llamados eritroblastos; el citoplasma de estos últimos muestra abundantes ribosomas libres y aumento en el número de polirribosomas a lo largo de los cuales pueden sintetizarseproteínasespecializadas. En este caso, los polirribosomas guardan relación con el comienzo de la síntesis de hemoglobina, que es la proteína especial producidaporesta célula y que tiene la función especializada de transportaroxígeno. AI aumentar la cantidad de hemoglobina producida en el citoplasma, disminuye la capacidad de proliferación de la célula y, en realidad, cuando la producción de proteína especializada ha llegado a su fin, los genes constitutivos ya no dan sostén a la vida de la célula y el núcleo muerto por último se expulsa. Después, el eritrocito sobrevive como célula anucleada ccmpliendo sus funcionesespecializadas,unoscuatro meses antes de envejecer y ser fagocitado. A s í pues, en el caso de la formación del eritrocito, cabe suponer que la activación de los genes inducibles que dirigen la síntesis de la proteína especial que permite a la célula efectuar su funciónespecializada,junto con la acumulación ulterior de la proteína en el citoplasma, de alguna manera debe tener efecto de retroalimentación negativa sobre los genes constitutivos
que origina no sólo inhibición de la multiplicación celular sino en este caso muerte del núcleo. Por último, sean cuales sean los mecanismos que participan, debe haber alguno por virtud del cual la diferenciación inhibe la actividad de los genes constitutivos que dirigen la síntesis necesaria para el crecimiento. Si noocurrieseasí,lascélulasdiferenciadas seguirían proliferando tan rápidamente como las no diferenciadas, y en consecuencia el cuerpo alcanzaría proporciones tan grandes que serían incompatibles con los fenómenos vitales. Por ello, parece lógico suponer quela activación de los genes inducibles, querigenla síntesis de lasproteínasespeciales necesarias para la función particular que debe efectuar una célula diferenciada, deben producir retroalimentaciónnegativaparalos genes constitutivos, que inhibe la actividad para regir la síntesis encaminadaalamultiplicacióncelularulterior. Ello sería, a nuestro juicio, un mecanismo intrínseco para regular lapoblación de células diferenciadas. Ampliaremos este tema.
LO QUE OCURRE SI EL MECANISMO INTRINSECO DE REGULACION NO SE DESARROLLA O NO FUNCIONA Si no hubiese mecanismos intrínsecos para regular el crecimientocelular, el cuerpoalcanzarádimensiones incompatibles con la vida. Ahora nos referiremos a lo que puede ocurrir si hubiese incluso una célula quees afectada de modo quesu crecimiento no fuese regulado por un mecanismo intrínseco. Esta célula seguirá creciendo y proliferando, propagaría su especie y , a menos que ladescendencia sea tratada y eliminada,acabaríaporabrumar y destruir al cuerpo. Esto es lo que ocurre en lo que suele llamarse chncer que, claro está, es una de las causas más importantes de muerte.Comoexplicaremos, una célula cancerosarara vezse diferencia en la misma medida en que la célula normal, y, en realidad, una base importante para precisar la malignidad relativa de distintos cánceres por estudio histológico es valorar el grado en el cual las células de la neoplasia están diferenciadas. Ello puede hacersea nivel de microscopio fotónico o electrónico y para este fin pueden utilizarse varios criterios, pero describirlosrebasa de loslímites de estaobra. Sin embargo,como hemosexplicado la estructurafina delas células más o menosminuciosamente,quizá merezca la pena señalar que la actividad de 10 que hemos llamado genes constitutivos en lo que refiere a causar crecimiento celular es mediada por la participación de ribosomas libres. Estos pueden ser bastante abundantes en células cancerosas. Sin embar-
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no depende sencillamente de un cambio en la expresión de genes de un genoma normal, sino deun genomamodificado. Este hecho se hacomprobado por análisis cromosómico y por medidasdel contenido de DNA de lascélulascancerosas,lamayor parte de las cuales (no todas) muestran variaciones con las normales en estos aspectos. Otra indicación de genomaalterado esque las células neoplásicas transmiten el carácter anaplásico a la descendencia. Cabe preguntarse por qué ocurren estos cambios genéticos en el cuerpo. Se ha comprobado que las células normales cultivadas in vitro proliferan un númerodado de divisionesantes de morir,amenos que entre ellas aparezca una célula mutante que seguirá proliferando. Se piensa, pues, que las neoplaAlgo sobre nomenclatura sias son una causacadavez más frecuentes de muerte,cuandolaspersonasenvejecen,porque La proliferacióncelularllamada chncer debiera ocurrenmutacionesmásfácilmenteenlascélulas llamarse más adecuadamente neoplasia (gr. neos, después que éstas se han dividido muchas veces. Sin nuevo; plassein, formar), porque esta palabra deno- embargo, también se comprobó que podían provotacrecimiento de células nuems (anormales) en el carsemutacionescelularessemejantesen edad mecuerpo.Comolasneoplasias pueden formar un nor mediante agentes extrínsecos que se introducían abultamiento, suelen llamarse tumores (lat. tumere, en el cuerpo. Ello comenzóconlaobservación hinchar),aunquelatumefacción puede resultar de hecha hace mucho de que las personas cuya ocupamuchas causas, por ejemplo, un golpe en la cabeza ción era limpiar las chimeneas de hogares donde se hacia el cual exuda líquido tisular. Por ello, la maquemabacarbónmineralpresentabanaltafrecuenyorparte de lastumefaccionesno son neoplasias. cia de cáncer de la piel. También se observó que los Tambiéndebeseñalarse que haydos clases princi- extractos de alquitrán de hulla pincelados en las pales de neoplasias, benignas y malignas. Aquí nos orejas de conejosprovocabancáncer dela piel.Se referiremos únicamente a la variante maligna. han efectuado muchas investigaciones que Desde hace mucho se ha dicho que las células de comprueban que hay hidrocarburos carcinógenos y una neoplasia maligna muestran anaplasia (gr. ana, muchos otros agentes que pueden hacer que surjan arriba,haciaatrás plassein), lo cual indica que células mutantes siel cuerpo está expuesto a ellos. las células no están diferenciadas en el mismo grado Además,eldescubrimiento del radioy el USO del que lasnormalesequivalentes. En realidad,sonsiexamen radiográfico ensus iniciosmotivó que 10s nónimos corrientes de anaplasia desdiferenciación o sujetos se sometieran a dosis excesivas de radiación indiferenciación. Por ello, ni la organización interna que causandañosuficiente enel DNA de 10s croni las capacidades funcionales de las células anaplá- mosomas para que en los tejidos se originen células sicas están bien desarrolladas. En fecha más recienneoplkicasmutantes.Tambiénsedescubrió que te, se hacomprobadootrodatopertinente. Si las inclusolaexposiciónexcesivaa la luz ultravioleta células normales se desarrollan in vitro respetan su por sujetos de raza caucásica quese asoleaban depresencia mutua; si una célula se pone en contacto masiado en países tropicales y subtropicales con otra, actúa como si estuviese bien educada y no producía aumento de la frecuencia de cáncer cutátrata de empujarla a un lado ni pasar sobre ella; es- neo. Hoy se sabe que pueden producirse dentro del ta propiedad de las células normales se llama inhibi- cuerpo substancias carcinógenas. La cruzadaactual ción por contacto. Las células anaplásicas no contralacontaminación industrial y lainhalación muestranestapropiedad;cuandosedesarrollan en del humo del cigarrillo es un reconocimiento de que cultivo con células normales, las empujan a un lado pueden actuarfactoresquímicos o físicos en algún y crecen sobre ellas. sitio dela célula,a menudo durante largo tiempo, paraproducirefectos quese tornancada vez más Genoma modificado en las células neoplásicas evidentes cuando las células afectadas deben proliferar,y queestascélulasconfrecuenciacreciente Hoy se acepta, que las células manifiestan anapla- muestrancarácteranaplásicoporque se hamodifisia porque tienen un genoma alterado. La neoplasia cado su DNA.
go, la cantidad de retículo endoplásmico rugoso en el citoplasma de las células cancerosas sería menor, porque el desarrollo de este organitomanifiesta el grado de síntesis de proteínas especiales, que pueden ser enzimas o, en algunos casos, precursores de substancias intercelulares. Por ello, puede enunciarse la hipótesis de que el grado de desarrollo del retículo endoplásmico rugoso en células de un tipo en el cual en estado normal es muy elevado, manifestaríalaactividad de lo que llamaremosgenesindu&les para regir las funciones celulares especializadas. Así pues, no cabe esperar que las células cancerosas contenganlamismacantidad de complemento de este organito que las células normales equivalentes.
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El aspecto de la expresión genética por el genoma alterado de las células neoplásicas que más nos interesa en estemomentoesqueestá disminuida la síntesisde los tipos de proteínas de los cuales depende que las células se tornen más diferenciadas y especializadasfuncionalmente. En cambio,hayun aumento relativo correspondiente en la expresión de genes de los cuales depende la síntesis de las proteínas necesarias para el crecimiento. En consecuencia, si hay un mecanismo intrínseco normal activo que entraña retroalimentación negativa de alguna clase (en virtud de la cual la expresión de los genes inducibles que rigen la síntesis de enzimas para funciones celulares especializadas, normalmente, inhibe la expresión de los genes constitutivos que rigen la síntesis de proteínas para el crecimiento), se plantea la incógnita de qué conjuntos de genes son los más afectados en los cambios genéticos que causan neoplasia. Parecería, por lo menos superficialmente, que como las células neoplásicas se caracterizan por crecimiento excesivo, los genes constitutivos que rigen el crecimiento no han sido dañados, digamos, un carcinógeno.Pareceprobableque losgenes inducibles, que rigen la síntesis de las proteínas especiales que caracterizan a las células especializadas, serían los que experimentaran daño gradual por los carcinógenos, y, en consecuencia, no habría retroalimentación negativa adecuada para controlar la expresión delosgenesconstitutivos. A s í lo queanuestro juicio merece consideración detenida (en vista de la hipótesis bosquejada) es la probabilidad de que haya algún cambio en los genes inducibles que sería la alteración genética causante de la neoplasia. Sin embargo, otros mecanismos de inducción de las neoplasias, por lo menos en animales de laboratorio; son los virus, que explicaremos brevemente.
Virus A diferencia delasbacterias,losvirusnoson agentes que viven independientemente, pues no pueden propagarse en medios nutritivos no vivientes. Para reproducirse deben entrar en células vivas, generalmente de tipos específicos y de una especie particular. Un virus es una partícula de material genético, que puede ser DNA o RNA, rodeada de una cubierta protectora de proteína, con lípidos o carbohidratos, o sin ellos. El ácido nucleic0 deuna partícula de virus brinda la clave para la duplicación de la partícula, pero para que ello motive producción de más partículas virales, la clave necesita el equipo de traducción de una célula viviente, que, cuandoesparasitadapor una partículaviraladecuada,demaneraobligadaypreferentepresta su
equipo para la síntesis de más partículas del virus. Los virus producen muchas enfermedades transmisibles en el ser humano; causan enfermedad al entrar en determinadostiposde células en las cualesse producenpartículas virales ennúmerotalque las células sedestruyen; ello se llama lesión detipo necrosante (gr. nekrosis, muerte). Sin embargo, por fortuna, como el virus es liberado de esta manera de las células muertas hacia los líquidos corporales, suele ponerse en contacto con los elementos celulares que elaboran anticuerpos (como se describe minuciosamente en el cap. 13), de modo que en breve se producenenabundanciaanticuerposque reaccionan específicamente con el virus, se combinan con el virus libre y lo tornan no infectante. En consecuencia, por lo regular sobreviene curación de la virosis,ylosindividuosque la sufrieronquedan con anticuerpo específico suficiente para ser inmunes a infecciones ulteriores, como ocurre con el sarampión o la viruela.
Virus oncógenos Dado que los virussuelen causar enfermedad al producir lesiones necrosanfes y matar a las células que infectan, pareció extraño que algunos pudieran provocar neoplasias en determinados animales. Estos virus se llaman oncógenos (gr. oncos, masa o tumor; genesis, producción de). En un principio, se consideró que los virus que producen tumor (oncógenos) pudieran ser de un tipo especial que no se multiplicaba rápidamente en las células que infectaba. En consecuencia, se supusoque en lugarde destruir las células podían irritarlas lo suficiente para estimular su multiplicación continua. Sin embargo, ésta no fue la respuesta. Después de varios deceniosdeinvestigación se demostróquehabíavirus que en cultivode células o enanimalesneonatos podían producir dos reacciones. En el caso de algunos virus de DNA se comprobó que causaban lesiones necrosantes y destruían las células que infectaban (lesión viral característica) o su DNA (o parte deéste)seincorporabaen el genomade la célula que infectaba y lo modificaba de modo quela célula se tornabaneoplásica.Cuando los virusde POlioma, llamados de esta manera porque causan distintas clases de tumores malignos al inyectarlos en ratones neonatos, se inyectaban en hamsters neonatos, se descubrió que producían lesiones necrosantes y transformación maligna de lo que parecían ser las mismas clases de células en los riñones. Además, si bienen las lesiones necrosantescon elME podían advertirse abundantes partículas de virus, éstas no se observaban en la célula de la neoplasia que ini-
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ciaban. En consecuencia, el DNA ya no se reproducía en las partículas virales sino sólo como parte del genoma de la célula. Después se comprobó que algunos virus de RNA también pueden causar neoplasia de manera algo semejante, por cuanto una enzima viral llamada transcriptasa inversa formauna copiadel DNAa partir de RNA viral, y que la copia puede convertirse luego en parte integrante del genoma de las células infectadas y hacer que tengan comportamiento neoplásico. Cuando en animales de laboratorio se descubrió que el ácido nucleico derivado de virus podía formar parte integrante del genoma de la célula y después propagarsecomoparte del genoma de lascélulas neoplásicas a las que daba origen, hubo gran esperanza de que muchos o todos los tumores humanos se debieran a esta causa. En caso afirmativo, quizá pudieron prevenirse por los métodos con los cuales hoy se impiden muchas virosis. Sin embargo, no se hacumplidoestaesperanza. En realidad,hasta la fecha no se ha comprobado que ninguna neoplasia dependadeunvirus.Ahorabien,sicabeafirmar que el virusenformadepartículas identificables puededesaparecer de lostumoresquecausaeintegrar su ácido nucleico al genoma de la célula, es difícil comprobar si un tumor humano fue causado por virus. No obstante, lo que aquí nos interesa es si el cambio genético del cual depende la neoplasia es alguna alteración primaria en los genes constitutivos o en los inducibles. Pudiera esperarse que el estudio de tumores provocados por virus nos brindara orientación al respecto. Al considerar el asunto superficialmente,podríaparecerquedadoque losvirusde DNAproliferanconrapidezsorprendente en lesiones necrosantes, el DNA de un virus tumoral que se incorpora en el genoma de una célula se combina con los genes constitutivos y favorece las funciones que rigen el crecimiento. Sin embargo, se sabe que los virus oncógenos de DNA producen neoplasia al actuar sobre células que aún no se han diferenciado, lo cual sugiere que actúan sobre genes inducibles e impiden la diferenciación que en circunstancias normalesrestringiría el crecimiento. Daremos algunos ejemplos.
Organos en que los animales de laboratorio muestran neoplasias provocadas por virus Deben cumplirse algunos requisitos en lo que se refiere a muchos de los virus estudiados en animales de laboratorio, para que produzcan neoplasia. Por 10 regular, el virus debe inyectarse en animales neo-
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natos (que deben ser hijos de madres que no presentan el virus, de modo que los descendientes no tengan anticuerpos contre el virus). En el caso del virus depolioma,puedendesarrollarseneoplasiasvoluminosas en losriñonesincluso IO díasdespués de inyectar al neonato. En ratones, las neoplasias aparecen mucho después; las más frecuentes se hallan en lasglándulassalivalesydespuésenlasmamarias. Puede ser importante el hecho de queningunode estos tres órganos haya completado su desarrollo al nacer. En los tres la diferenciación, que en otros sitios ocurre durante lavidafetal,continúadespués del nacimiento. Las glándulas salivales sólo adquieren las unidades secretorias especializadas poco después del nacimiento. Las glándulasmamariasúnicamentedesarrollan sus formas funcionales diferenciadas cuando reciben el estímulo de las hormonas sexuales en la pubertad, y esta es la etapa en la cual surgen tumores en ratones, que al nacer recibieron virus de polioma.Tieneinterésparticularquelosriñones(en los cuales los virus de polioma inyectados en hamsters neonatos causan formación muy rápida de tumoresmalignos comparativamentevoluminosos). En la fecha del nacimiento no han terminado su desarrollo,quecontinúaunbrevelapso enla vida posnatal. Los mismos virus, inyectados en animales demayoredad,nocausantumores renales. A s í pues, en estos casos el virus suscita neoplasia en órganos en los cuales aún está ocurriendo la diferenciación. Esta se observa en la mayor parte de los órganos, sólo en la vida prenatal. Dado que las células neoplásicas enestos casosparticularesnoexperimentan diferenciación, es difícil evitar las siguientes conclusiones: 1) losgenesderivadosdevirusen el genoma dificultan dealgunamanera la activación adecuada de los genes inducibles que rigen la síntesis de proteínas especiales para la diferenciación, y 2 ) el mecanismointrínsecoqueencircunstancias normales regularía el crecimiento se desarrolla adecuadamenteencélulasindiferenciadaseinfectadas por virus.
Resumen En células normales la diferenciación suele guardar relaciónconciertarestricción,inclusosuspensión, de la proliferación ulterior. Ello motivó la hipótesis de que puede haber alguna clase de retroalimentación que se pone en marcha después de que se expresan los genes inducibles que rigen síntesis la de proteínas especiales para la diferenciación. Esta retroalimentación disminuiría o suspendería la expresiónde los genesconstitutivosquerigenla
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síntesis de las proteínas indispensables para el crecimientoulterior. En casoafirmativo,ello sería un mecanismo intrínseco para regular la multiplicación celular. En las neoplasias malignas, aunque hay diferencias enla magnitud enla cual ocurrediferenciación(queguardarelación en mayor o menor medida con la línea celular en la cual ocurre la neoplasia), puede hacerse sin peligro, la generalización deque ladiferenciaciónestá muy disminuida, en tanto que parece haber poca restricción dela capacidad de las células para proliferar. Así pues, las células neoplásicas tienen expresión alterada de genes en comparacióncon sus equivalentesnormales. La expresión de genes en lasprimerasparece dirigirse más hacia la síntesis de proteínas para el crecimiento continuado y la renovación celular y menos hacia las proteínas indispensables para el cuadro normal de diferenciación y el desempeño de funciones especializadas. En consecuencia, en las neoplasias parecenofuncionarbien un mecanismointrínseco en virtud del cual la diferenciación regularía la multiplicación celular. Sea como sea, es importante percatarse de que la conducta de las células neoplásicas no dependedequeel medio externo sea incapaz de controlar el crecimiento; su conducta obedece a que el crecimiento no está restringido por la presencia de un mecanismointrínseco queen estadonormal actúa sobre las células que se diferencian. También hay mecanismos extrínsecos que regulan la multiplicación celular normal y, en consecuencia, rigen la magnitud de las poblaciones celulares, y los explicaremos brevemente en seguida.
meostasia exige que las células especializadas y las funciones que cumplen estén sometidasa diversos mecanismos de regulación, que conserven un equilibrio estable. ¿Cómo se regulan el número y las actividades de diferentes grupos de células especializadas? A veces reciben una señal para intensificar la actividad funcional, lo cual puede exigir un aumento de células. Otras veces la señal puede ser percibida por las células que desempeñan la función, y otras es captada por dispositivos situados en otro sitio y llega por un caminoindirectoa las células que han de ser estimuladas.
Mecanismos hormonales
Las células de las glándulasparatiroidesbrindan un ejemplo comparativamente sencillo. Secretan una hormonahacia la corrientecirculatoria que aumentalaconcentración de calcio en lasangre. Cuandoestaconcentracióndisminuye, el descenso es percibidoporlas células de lasparatiroides que secretanmáshormona.Sinembargo, siun animal recibedietainsuficiente en calcio la secreción de máshormonaquizáno pueda hacerquelaconcentración de este elemento alcance cifras normales. Al parecer, las células de las glándulas se esfuerzan aún más, porque experimentan división y aumentan de número para que su función sea mayor. En consecuencia,losmecanismos que captanladisminución de la función pueden ocasionar aumento de la actividad funcional y de la población de las células que desempeñan tareas especiales. Hay situaciones más complicadas para conservar el MECANISMOS EXTRINSECOS QUE número normal de eritrocitos en lacirculación. REGULAN LA PROLIFERACION CELULAR Cuando las personas que habitan .en sitios de poca regiones montañosas,loseritrocitos La palabra homeostasia (gr. homeo, inmutable; alturavana células corporales) stasis, detención)denota la forma en queel medio (quetransportanoxígenoalas tiene una fiinterno del cuerpo se mantiene en estado estable. aumentan de número. Ello, claro está, menos oxígeno enel aire Por ejemplo: el número de eritrocitos y leucocitos se nalidadútil,porquehay de modo que poseermás conserva en concentraciones más o menos constan- en lasgrandesalturas, tes aunque mueren y necesitan ser substituidos con- eritrocitos permite que la sangre capte más oxígeno tinuamente. En consecuencia,lareproducción de al pasar por los pulmones. Sin embargo, cabe preguntarse cómo el cuerpo de una persona que se va a nuevascélulas debe regularse paraequilibrarla mortalidad. La concentración de azúcar en la sangre vivir a un sitio de gran altura descubre que las direciben suficiente permanece relativamente constante aunque la gluco- versas partes del organismono sa se metaboliza ininterrumpidamente y sólo la reci- oxígeno, y cómo se emprende la acción correctora. Las células quepercibenlaconcentración baja de be el cuerpo al ingerir alimentos, generalmente suplementados por bocadillos a intervalos variables. oxígeno (hipoxia) en la sangre están en los riñones; Otros mecanismos conservan constante elpHen to- reaccionan secretando en mayor cantidad una hordos los líquidos corporales.Además, las dimen- monallamada eritropoyetina, que actúasobrelas sionesrelativasdelosdiversosórganos del cuerpo célulashemopoyéticas y aumenta el índice de formación de eritrocitos (el mecanismo se explica en el sano permanecenbastanteconstantesdurantetoda la vida. En consecuencia, la conservación de la ho- cap. 12). Cuando se formansuficienteseritrocitos
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degenesquerige lasíntesis de las proteínas especiales que se presentan en las células funcionales terminalesen que se diferencian. A s í , cabríaesperar que carecieran, por lo menos en alguna medida, de la retroalimentación negativa que inhibiría los genes Reacciones de las diversas categorías de constitutivos que rigen el crecimiento. En este caso, poblaciones celulares ante el aumento de la ¿por qué no proliferan constantemente en lugar de demanda funcional reponersencillamente el número segúnse necesite? Al considerar más a fondo este temaes útil pen- Considerando lo anterior, viene a la mente la posibilidad deque enel caso de las células madrela sar en cómo el aumento de la demandafuncional afecta las poblaciones celulares de las tres categorías proliferación sea regida,almenos en ciertogrado, de células descritas en la página 47. Las células ner- por algunaexternalización dela retroalimentación viosasy de músculoestriadono sedividen en los negativa que funciona en sus antecesorasdiferenadultos, por lo cual la demanda funcional aumentaciadas. Para que ocurra lo anterior, la retroalimenda en este caso no puede originar proliferación. Sin tación tendría que llegar a la variedad particular de embargo,comotodo mundo sabe, el ejercicioaucélulas madre que participanymodificarlaspara mentalamasamuscular; ello dependedel creci- mantenerlaproliferación bajocontrol. Según esta miento de lascélulas de losmúsculos y node su hipótesis, pudiera suponerse que cuando la poblaproliferación.Seríainteresantesaber si las células ción de células terminalesdisminuyeexcesivamente nerviosas, del cerebro en particular,reaccionan de y por ello se trastorna la actividad funcional, habría alguna manera al aumento de la función. Si bien no falta pasajera de la retroalimentación, con el resulpueden dividirse, es posible que, comoveremos en tado deque las células madreproliferaríany se el capítulo 17, reaccionen al mayor uso desarrollan- convertirían por diferenciación en células terminales funcionales. La retroalimentación que producen esdomásprolongaciones,lo cual permitiríamayor número de conexiones entre ellas y de esta manera, tasúltimasinhibiría,a su vez,laproliferación de esperamos que ayuden a pensar más eficazmente y las células madrerespectivas. Es interesanteque resolver problemas de complejidad creciente. Lordycolaboradoreshayandescrito un inhibidor Las células funcionalescompletamentediferende la proliferación de células madre. ciadas de lacategoría 2 no pueden dividirse. En Respecto a las células dela categoría 3, a la cual consecuencia, si se necesita mayor función, debe ha- pertenecen las células funcionales de la mayor parte ber algún mecanismo en virtud del cual las células de lasglándulas que elaboranhormonas(endocrimadre en cuestión proliferen más rápidamente de lo nas), veremos quela función de casi todasellas es acostumbrado, de modo que hayamayornúmero regida en otros sitios y que la actividad funcional, y disponible para diferenciarse en células terminales y en cierta medida la magnitud dela población celuasí aumentar la función o el número de estas células. lar, es controlada por mensajeros químicos que llegan a las células por vías indirectas como se describe en el capítulo 25. Regulación de las poblaciones de
adicionales, la presiónparcial de oxígenoalcanza cifras normales y las células sensibles vuelven a elaborar las cifras bajas normales de eritropoyetina.
células madre
A primera vista pudiera suponerse que el aumen-
to de cualquier población de células madre dependería de que recibieran un mensaje que las estimulara directamenteparaproliferar. Sin embargo,lo que hemos dicho acerca de la existencia deun mecanismo intrínseco por el cual la activación de los genes querigen la síntesis de las enzimas especiales necesariasparalafuncióndiferenciada pudiera corntituir un mecanismo de retroalimentaciónnegativa en 10s genes querigen el crecimiento,hacepensar en la posibilidad de otro tipo de control. En primer lugar, las células madre, aunque comprometidas, no estánmuydiferenciadas. En consecuencia,cabría suponer que no han adquirido actividades funcionales especializadas y, por ello, no utilizan el conjunto
Regulación de las dimensiones de los órganos Otra posibilidad que debe recordarse en cuanto al control de las poblaciones celulares es que las poblaciones de diferentes tejidos y órganos pudieran no ser regidas por algún mecanismo que exija que la masatotal de cadapoblación se conserve en relaciónmás o menos constanteconla de otras.Debe señalarse que en adultos normales los diversos órganosconservanlas mismas dimensiones generales unos en relación con otros. También se ha señalado que si esta relación se modifica artificialmente tiende arestablecerse el cocientenormal de dimensiones.Porejemplo: está plenamentecomprobado que si se extirpan dos terceras partes del hígado de
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un animal de laboratorio, el hígado recupera sus dimensiones normalesyno excedede ellas enunos días como consecuencia de proliferación extensa de las células hepáticas.Asimismo,sehaobservado que si se extirpa un riñón de animal de laboratorio, el otro casi duplica sus dimensiones en tiempo comparativamentebreve. Unanociónpropuestapara explicar este fenómeno es que la proliferación celular es regida por lo que se llaman chalonas (gr. chalan, relajar).
Chalona epidérmica
Gran parte de los datos acerca de la existencia y la función de las chalonas provienen de estudios de la epidermis, membrana de muchas capas de células epiteliales que forman la porción externa de la piel. En la epidermis, las células exterioressiempreestán descarnándose y perdiéndose, de modo que el contenido celular de la epidermis debe mantenerse constante por la proliferación de células de la capa más profunda, y por lo menosalgunasde ellas deben Chalonas considerarsecélulasmadrede la epidermis. Bullough y Lawrence obtuvieron en 1960 datos de una En un principio se consideraron agentes antimitó- chalona epidérmica. Se considera que difunde directamente de una célula a otra y quizá localmente por ticos con especificidad celular o tisular pero no de especie. Se postularon células especializadas que la substancia intercelular amorfa del tejido conectivo subyacente. Muchos experimentos parecen comproducían chalonas específicas. La chalona, cuando probar que la pérdida de células epidérmicas,que se retiene en una célula, inhibe su división. Sin emdisminuiría la concentración local de chalona en la bargo, se consideraba que la chalona era capaz de salirde la célula ydifundira células adyacentes, región delaepidermis(porquedifundealexterior células resinclusollegaralacirculación. Si, porejemplo, se de la célula) causa proliferación en las pierden abundantes células especializadas, como tantes. En unexperimento, se extirpola epidermis ocurre cuando se extirpa gran parte del hígado, el de un lado del ala de un murciélago frugívoro afriaumentónototaldechalonasproducidaspor los hepatocitos canoy el índicededivisióncelular sería muy inferior al normal. Dado que la chalona tablemente en la epidermis del lado opuesto del ala (posiblemente porque la chalona difundió desde el dentrodeloshepatocitossesuponíaenequilibrio con la del plasma que baña a las células del hígado, ala del lado indemne hasta el opuesto de modo que el primero). Sin la concentración en la sangre y las células hepáticas su concentracióndisminuiríaen disminuiría a cifras bajas. Como no quedaría la su- embargo, la acción de la chalona epidérmica es algo más complicada que la de otras, pues parece exigir ficiente chalonaen las células hepáticasrestantes ayuda de una hormona (probablemente adrenalina) paparainhibir su multiplicación,proliferaríanhasta alcanzar número suficiente para producir concentra- raformaruncomplejolosuficientementeestable para inhibir la división celular. Ello pudiera explicar ción normal de chalona hepática en el plasma que por qué es difícil obtener un corte de epidermis que las baña,yentoncesdejaríadeproliferar.Podría si el tejido se toma explicarse fundándose en la misma noción el creci- demuestreimágenesmitósicas la epidermis miento de un riñón después de extirpar el opuesto. durante el día(ladivisióncelularen Las substancias que se consideran chalonas se ob- suele ocurrir por la noche, fenómeno llamado ritmo mitótico diurno). El motivo propuesto para este fetienen para estudios experimentales al elaborar nómeno es que el día, para la mayor parte de los extractos de los diversos tejidos y órganos. Sin emsujetos,seacompañadeactividadytensiones,lo bargo, aún no se han obtenido chalonas en forma cual explica que se secrete más adrenalina que dupurificada. Se consideraque los datosdisponibles hacenpensarquesonproteínas o glucoproteínas rante la noche, cuando generalmente se duerme. En con peso molecular de aproximadamente 30 O00 a consecuencia,durante el día hayadrenalinasuficiente en la sangre para combinarse con la chalona 50 000, peroalgunaspuedenserpolipéptidoscon peso molecular mucho menor. Como señalamos, se epidérmica,y este complejo tiene estabilidad suficonsidera que las chalonas son específicas respecto a ciente para bloquear la división celular en la epidermis. diferentes tipos celulares, tejidos u órganos. En consecuencia, una chalona que regulara la población de Posible papel de las chalonas en la reparación células del hígado carecería de efecto sobre las céluDesde hace decenios ha intrigado a los investigalas renales, y viceversa. Sin embargo, no se considera que las chalonas sean específicas de especie, por dores por qué en el sitio de una lesión hay proliferalo cual una chalona preparada de una especie muy ción local y a menudo rápida de células que con el del tejido probablemente sea activa en otra, lo cual facilita las tiempo restablece la continuidad original afectado. Los datos que apoyan la liberación local investigaciones experimentales con esta substancia.
DIFERENCIACION Y REGULACION DE LASPOBLACIONES
de substancias que estimulan el crecimientoen los fenómenos de reparación probablemente no tengan más base que la noción de que las células locales experimentan liberación de un mecanismo que en estado normal conserva la proliferaciónbajo control. La nocióndechalonasugiereque la reparación puede comenzar por la liberación de los tejidos del efectodelaschalonas específicasque, claroestá, han difundido de las célulasindemnescerca de la herida. En realidad, se ha afirmado que alaplicar chalona epidérmica a una lesión de la epidermis la reparación se hace más lenta.
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mente deben inhibir la expresión de genes relacionados con la multiplicación celular; en consecuencia, parecería prudente utilizar un nombre más general para estosagentes, por ejemplo, inhibidores. N o obstante,loimportante espercatarsedequedebe haber mecanismos por virtud de los cuales se regula la magnitud de las poblaciones celulares y que hay gran necesidad deobtener más datos alrespecto. Quienes originaron la noción de chalona tenían una amplia visión.
INTRODUCCION A LOS CUATRO TEJIDOS BASICOS Y A SU ORIGEN EMBRIONARIO
Resumen La hipótesis de chalonas se refiere a la regulación de diversas poblaciones celulares en grupos de células en los cuales hay división extensa del trabajo. Al igualque la mismaclase deproblema en las SOciedades humanas en las cuales hay división del trabajo y crecimiento delapoblación,esta hipótesis debe despertar nuestro interés y atención. En lo que se refiere a las poblaciones celulares, pudiéramos estar tan condicionados por los conocimientos que tenemos acerca de las hormonas que las consideremos como agentes circulantes que actúan únicamente al estimular la funci6n y el crecimiento de las células que afectan específicamente, y hacemos caso omiso de la posibilidad de agentesquetengan el efecto opuesto. Sin embargo, lanocióndechalonasnos obliga a suponer que puede haber otro lado de la moneda y quizá haya agentes que circulan e inhiben las actividades de crecimiento en algunos sitios para mantener el equilibrio de distintas poblaciones celulares. Hay críticas para la hipótesis de las chalonas. Por ejemplo; no se han obtenido chalonas en estado purificado.Pero,losefectosdemuchashormonas se comprobaron antes de obtenerlas en forma purificada. Es lamentable (pero comprensible) que cuando sedescubrieronlaschalonas se hayan llamado agentesantimitóticos. Se hacomprobadoquehay agentesantimitóticosnetos(comolacolquicinay otros fármacos que bloquean la reunión de microtúbulos de la cual dependen los fenómenos de mitosis), y a falta de cualquier dato que sugiera que las chalonas actúan sobre los fenómenos mitóticos mismos,estadefinción de laschalonasdebendescartarse. Si haychalonas, lo másprobable es que actúen directa o indirectamente a nivel de los genes, y en una etapa del ciclo celular diferentes de la mitosis. Sin embargo, pudiera ser que el nombre chalona haya adquirido significados y relaciones en los años últimos que lo tornan inadecuado para designar agentes producidos en el cuerpo que supuesta-
La partefinaldeestecapítulo se refiere al desarrollo prenatal y en particular al origen y la evolución de los cuatro tejidosbásicos que forman el cuerpo posnatal y que será el tema de los siguientes 12 capítulos. Exceptoen el desarrollomuytemprano del embrión, cuando el citoplasma del huevo fecundado se divide desigualmente (cuantitativa y cualitativamente) para formar las células que originan, la historia del desarrollodeloscuatro tejidosbásicosy los subtipos que se forman dentro de ellos es la historia de la inducción que produce células comprometidas, y de las diversas etapas en la diferenciación siguiendo distintos caminos de desarrollo. Debe apreciarse que la diferenciación en el embrión (y también en la vida posnatal) guarda relación con gran diversidad de células en desarrollo que cada vez adquieren mayor compromiso y menorcompetencia.Además,en la vida embrionaria participa el elemento cronológico. Las células competentes para reaccionar a una influencia determinada en una etapa del desarrollo no son competentes para responder a esta influencia antes de llegar a determinada etapa de la diferenciación. Dicho de otra manera, muchas influencias ambientales tienen que actuar en etapas específicas para ser eficaces. Ello es importante porque a veces la diferenciación de células en un tipo particular debe ocurrir en una etapa dada, porque las células de esta clase son, a su vez, indispensables para actuar como influencia ambiental que producirá diferenciación de otras células que aparecen en las cercanías en el momento particular. Los fenómenos de inducción que ocurren en el desarrollo embrionario son tan complejos y a menudo tan mal conocidos que no trataremos de describirlos en relación con los fenómenos que se suceden al desarrollarse un embrión. Aunque la induccióndeenzimaspudieraserun mecanismo paraqueactúe lainducción,participa una legion deotrosfactoresinductores. Algunos
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BIOLOGIA CELULAR Fig. 6-1. Esquemas enlos cuales se ilustra la formaciónde lastres capas germinativas en un embrión de rana. D y E son cortes longitutransversal. dinales. F es corte Consúltense explicaciones en el texto. (Tomado de Williams P. L. Wendell-Smith: C. P. Basic Human Embriology. Londres, Pitman, 1966.)
pudieran tener carácter general, como la disponibilidad de nutrimentos u oxígeno, concentraciones particulares de sales y nivel depH y hormonas,posibles mensajerosquímicos aún nodefinidos, y así sucesivamente. Tiene importancia particular la forma en que el mesénquima de alguna manera influye enel desarrollo de otros tejidos en formación que le son adyacentes. Sin embargo,comoseñalamos,la inducción enel desarrollo embrionario es problema muy complejo por lo cual, si bien aceptamos que es el factor importante que participa para producir los cambios que describiremos, no trataremos de explicar cómo y por qué lo hace en cada caso. Comomencionamos enel capítulo 1, el cuerpo consiste en cuatro tejidos básicos: 1) epitelio, 2) tejido conectivo, 3) tejidonervioso y 4) tejidomuscular. Se desarrollan en la vida embrionaria a partir de lo que se llaman las tres capas germinatíuas del embrión. En histología es necesario tener algunos conocimientosacerca de laforma en la cual se desarrollanloscuatrotejidosbásicos enlavida prenatal apartir de estas tres capasgerminativas.También es importanteparaquienesnohanestudiadoembriología tener algunosconocimientosacerca de la manera en que las tres capasgerminativas se forman enel huevofecundado. Ello puede describirse mucho más sencillamente en anfibios que enel ser humano, y para la explicación del desarrollo de los tejidos apartir de estas tres capasgerminativas el embrión de anfibiotambién es apropiado.
Formación de las tres capas germinativas El óvulofecundado de anfibio (fig. 6-1A) experimenta una serie de divisiones (segmentaciones)y se convierte en mórula (fig. 6-18), llamada así porque guardasemejanzacon una mora. Las células de la mórula no tienen las mismas dimensiones pues, como mencionamos,la granreserva de vitelio en el citoplasma del huevo fecundado está distribuida desigualmente al dividirse para formar las células de la mórula (fig. 6-18). Las células de lamitadinferior obtienen abundante vitelo, que las hace parecer más voluminosas que las de lamitadsuperior. En esta etapa, se dice que la mórula tiene dos polos; las células pequeñas que rodean al polo animal y las células vitelinas más voluminosasconglomeradashacia el polo uegetatiuo. La mitosis continuada hace que la mórula crezca y adquiera una cavidad central que la convierte en una esfera hueca(fig. 6-1C).Hacelargo tiempose la llamó blústula (gr. blastos, germen) al descubrirse que se convertiría (germinaría) en embrión. La cavidad interna se llama blastocele (gr. koilos, hueco).
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En esta etapa las células dela pared más cerca del polo animal se tornan cada vez más pequeñas porquesiguen dividiéndose más rápidamente que las más cercanas al polovegetativo,porlo cual esta parte de la blástula (porción superior de la fig. 6-10) se adelgaza mucho. En la figura 6-1 el sitio de estas células estáindicadoporlasdos líneas paralelasa las que seunen líneas perpendiculares. El sitio indicado de esta manera señala el origen del ectodermo (gr. ektos, externo; derma, piel), una de las tres capas germinativas. Sin embargo, la pared de la blástula cerca del polo vegetativo consiste en varias capas de células que poseen vitelo;lossitios que ocupan se muestran en color negro en la figura 6-10. Como seadvierte en lafigura 6-10, E y F, laparedde la blástulaeneste sitio (negro en lafigura) se invagina hacia el embrión en desarrollo. Este fenómeno continúa (fig. 6-1E) de modo que la porción invaginada de lo que era parte de la pared de la blástula se convierte en revestimiento interno de un tubo que llegará a ser el intestino(fig. 6-1F). Deestamanera,las células representadas por el color negro se convierten en el endoderm0 (gr. endos, dentro), la segunda de las tres capasgerminativas.Comolainvaginacióninvade el blastocele, lo que originalmente era la cavidad del blastocele se torna cada vez más pequeiia y a su debido momento se oblitera. La nueva cavidad dentro de lainvaginación(fig. 6-1E)se llama arquenteron (gr. arche, primero; enteron, intestino) porque su pared de células vitelinas formará el revestimiento de lo que llegará a ser el intestino. En seguida, algunas células pequeñas del tipo del polo animal originan la tercera capa germinativa, el mesoderrno (gr. mesos, medio). El sitio de estas células se muestra con puntos en la figura 6 - 1 0 , E y F. Se desplazan hacia adentro enel labio de la aberturahacia el arquenteron y proliferanparaformar (inicialmente)parte de la pared del mismo (fig. 6 - 1 0 . Algunas de ellas emigran después fuera de la pared y proliferan de manera que constituyen una capa celular (punteada en la fig. 6-1F) que separa la parte externa de lablástula de lapared del arquenteron que,comoseñalamos,seconvierte en tubo(negro en la fig. 6-1F1. De esta manera, la estructura que en la etapa de blástula (fig. 6-10), tenía sólo una capa en la pared hoy presenta tres capas, como se muestra en la figura 6-1F. En resumen: hay 1) una capaexterna(sombreadaconlíneas en la fig. 6-1F constituidapor células del poloanimal y llamada ectodermo; 2) una capa más interna de células que formalapared del arquenteron y, con el tiempo, originará un tubo (negro en la fig. 6-IF); esta capa de células se llama endodermo; 3) una capamedia entre el endodermo y el ectodermo; esta capa, pun-
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teada en la fig. 6-1F, inicialmente se llamó cordamesodermo porquealalargarse el embriónen desarrollolas células forman(entreotrascosas)una estructura alargada situada axialmente a lo largo del embrión en desarrollo,llamada notocorda, alrededor de lacual se formaránulteriormente las vértebras.Otras células de lacapamedia, que con el tiempollegaráallamarse mesodermo, originanla mayor parte del músculo del embrión y también el esqueleto y otras estructuras de tejido conectivo. ES patente que los fenómenos de inducción entre las células de lasdiferentescapasgerminativas y lasdiversas líneas de células que se desarrollan apartir de las mismas de aquí en adelante pueden tener influencia enorme para regir las etapas ulteriores del desarrollo. En breve, el embrión alcanza contorno más O menos ovalado enel corte transversal y está cubierto por una capadeectodermo(fig.6-1F). En el anterior está el aparatogastrointestinal en desarrollo, revestido de endodermo. La porciónexterna de la pared del tubo gastrointestinal (negro en la fig. 6-1) proviene del tejido que deriva a su vez del mesodermo. Entre el endodermo y el ectodermo, las células mesodérmicassonmáscompactasdorsal que ventralmente,donde se formarálacavidadcorporal O celoma. El mesodermomáscompactooriginalas vértebras y un poco más lejos la mayor parte de los músculos del cuerpo. El resto del mesodermo originael tejidoconectivo del cuerpo.Alformarlo, al igual que algo de músculo, inicialmente el mesodermoorigina un tejidoblandollamado mesénquima (gr. mesos, medio; enchyma, infusión), que consiste en células mesenquimatosas indiferenciadas separadas entre sí por substancia intercelular gelatinosa que elaboran. El mesénquima se explicará en detalle en los capítulos 8 y 9 .
DESARROLLO DE LOS CUATRO TEJIDOS BASICOS A PARTIR DE LAS TRES CAPAS GERMINATIVAS
LOS cuatrotejidosfundamentalessonéstos: 1) epitelio, 2) tejido conectivo, 3) tejido nervioso y 4) tejido muscular. Antes de describir su origen a partir de las capas germinativas, comentaremos brevemente sobre cómo se clasificaban los tejidos. Fundamentos de la clasificacion de los tejidos El estudiante pronto advertirá que la clasificación de los cuatro tejidos básicosdel cuerpo es insatisfactoria en algunosaspectos.Pero lo que interesa en
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BIOLOGIA CELULAR
este sitio es que los cuatro tejidos no se clasificaron sobre la base del origen embriológico a partir de las tres capas germinativas, sino principalmente por s u estructura microsc6pica y las funciones que desempeñan. Sin embargo, resulta que la mayor parte del tejidoepitelial,peronotodo éI, proviene del ectodermo y el endodermo, pues parte deriva del mesodermo. El tejido conectivo proviene del mesodermo. El tejidomuscularderivacasiexclusivamente del mesodermo,peroalgo del ectodermo. El tejidonervioso es originado por el ectodermo.Pero, como veremos, lo que se llama tejido muscular no es músculo puro, porque consiste en una mezclade fibras musculares puras ytejidoconectivo.Demanera análoga,algo de lo que se llamatejidonervioso tienemezcladotejidoconectivoderivado del mesodermo me%clado con estructuras que provienen del ectodermo. Sin embargo, la clasificación de los tejidos, aunqueimperfecta, es muyútil.
TEJIDO EPITELIAL (EPITELIO) Etimológicamente la palabra epitelio (gr. epi, sobre; thele, pezón) denota algo que cubre (que está sobre) los pezones (los pezones a que aquí nos referimos cuando se ideó el términoeranlas pequefias papilasdetejidoconectivo que conteníancapilares que sobresalen en el epiteliotranslúcido que cubre los labios;la sangre en estoscapilaresinmediatamente debajo de la superficie da a los labios el color rojo). Desde el principio, la palabra epitelio se aplicó para todas las membranas de revestimiento y recubrimientoenelcuerpoqueconsistenencélulas contiguas. La porción epitelial de la piel (la externa) se desarrolla a partir del ectodermo. La capacontinuade célulasquereviste el intestinoderiva del endodermo, en tanto que la que tapiza la cavidad peritoneal (corporal)deriva del mesodermo.Sinembargo, si bien esta última es epitelio verdadero porque es una membranacelularderevestimiento,suelellamarse mesotelio porque se origina del mesodermo. De manera análoga, el epitelio que reviste los vasos sanguíneos y el corazón y también deriva del mesodermo no suele llamarse epitelio sino endotelio. Estas distinciones se consideraban útiles, no porque 4 aspecto normal de estos tipos fuese diferente del epitelio derivado del ectodermo o del endodermo, sino porque en determinadascircunstanciaspatológicas se comportaban de maneradistintaque el epitelio derivado del ectodermo o del endodermo. Todas las membranas epiteliales de revestimiento y que tapizan porciones del cuerpo consisten en células adheridas por uniones de diversos tipos que se explicarán en el capítulosiguiente. Las membranas
epiteliales poseen sostén de tejidoconectivo y los capilares del mismo brindan nutriciónalascélulas epitelialesdela membrana(fig. 7-1), en tantoque lasubstanciaintercelular del tejidoconectivoda sostén a los capilares y al epitelio. Sin embargo, las membranas epiteliales externas,excepto lasde los labios y otrossitios,nosontranslúcidas, de modo que la sangre en los capilares no puede observarse a través del epitelio de la piel excepto en circunstancias especiales cuando el lecho capilar del tejido conectivo subyacente se dilata, como ocurre, por ejemplo, enel rubor o la quemadura solar.
Glándulas Algunas o todas las células epiteliales demuchas membranas elaboran una secreción hacia la superficie libre de la membrana. Un ejemplo es la membrana epitelial que reviste el intestino que siempre debe estarhúmeda.Sinembargo, en muchossitios corporales la necesidad de secreción es demasiado grande para que seasatisfecha por el númerolimitado de célulassecretoriasque pueden seracomodadas en una membrana de revestimiento o recubrimiento, y, además,no estánadaptadaspara la funciónde algunasmembranas.Paraproporcionar la secreción adicional, las células de la membrana epitelial de estos sitios corporales, durante el desarrollo del embrión, crecen hacia el tejido conectivo subyacente en evolución (como se ilustra en la fig. 6-2) para formarestructuras que sedenominaron glúndulas (lat. glans. bellota) porquealgunas de lasprimeras estudiadastenían forma de bellota.
Glándulas exocrinas y endocrinas La variedad más frecuente de glándula es la exocrina (gr. exo, fuera o lejosde; krinein, separar). Como el nombreindica, estasglándulas vierten su secreción hacia la superficie de la cual se originó la glándula y, en consecuencia, fuera de la substancia del cuerpo.Paraello poseen tubosllamados conductos que llevan la secreción producida en las célulassecretoriasmásprofundashastalasuperficie (fig.6-2, úngulo inferior izquierdo). El segundo tipo de glándulas esla endocrina (gr. endo krinein, separar).Sedesarrollan de lainisma manera que las glándulas exocrinas, excepto que la conexión celular con la superficie (que poseen inicialmente y que en una glándula exocrina se convertiría en conducto)desaparece; en consecuencia,las glándulas endocrinas carecen de conducto (fig. 6-2, úngulo inferior derecho). Las glándulasendocrinas estánformadaspor islotes de células epiteliales
+
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y , por secretoriasrodeadasportejidoconectivo ello, sólo pueden vestir sus secreciones en el interior del cuerpo. La mayor parte de las células secretorias guardanintimarelaciónconcapilaressanguíneos del tejidoconectivo(fig. 6-2, ángulo inferior derecho) hacia los cuales llegan las secreciones y de esta manera son transportadas en todo el cuerpo. Las secreciones endocrinas son substancias químicas que se llaman engeneral hormonas (gr. hormaein, excitar la actividad o espolear), que en cantidades muy pequeñas tienen efectosfisiológicosimportantes en lasdiversaspartes del cuerpohacia las cualesson transportadas porla sangreen lavidaprenatal y posnatal como sedescribe enel capítulo 25.
MESODERM0 Y TEJIDO CONECTIVO El tejido conectivo proviene del mesénquima, derivado del mesodermo. Como se origina de la capa germinativacelularmedia,está en sitioadecuado para nutrir y brindar sostén a las membranas epiteliales y a las glándulasque se desarrollanapartir del ectoderm0 y el endodermo. Elementos figurados de la sangre, corazón y vasos sanguíneos de diver-
Epitelio
-
conectivo-
RECULAClON DE LAS POBLACIONES
CELULARES
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sos calibres, por los cualescursa lasangreen todo el cuerpo, también se forman a partir de células que se desarrollan en el mesénquima y , en consecuencia, durante toda la vida la sangre circula en uusos circunscritos al tejido conectivo. Como es lógico suponer enel desarrollodecualquierestructuraglandular epitelial,lascélulasepitelialesy el tejido conectivo se desarrollan en intimarelación (fig. 6-2); de esta manera, las células epiteliales reciben nutrimentos. Ya mencionamos que el tejido conectivo es peculiarporquemuchasvariantes del mismoconsisten especialmente en material no viviente llamado substancia intercelular (pág. 10) producidoporalgunas clases de células de tejido conectivo. Se dan detalles enlos capítulos 8 y 9. Cartílago y hueso,al igual que ligamentos, aponeurosis tendones, y se desarrollan a partir del mesénquima y representan tipos de tejidoconectivoqueconsistenprincipalmente en substanciaintercelular. En ellos, el papel principaldel tejidoconectivo es producir y conservarla substancia intercelular. Sin embargo, hay otras clases de tejido conectivo celulares en esencia, y en éstas hay otras clases particulares de células de tejido conectivo que guardan relación no con la producción de substanciaintercelularsinoconotrasfunciones, en particularlasdiversasreacciones quedefienden al cuerpo contra agentes extraños de muchas clases. Entre ellos se cuentan los leucocitos. Todos los elementos figurados de lasangre y losvasossanguíneos tienenorigen mesenquimatoso.
ECTODERM0 Y TEJIDO NERVIOSO
si se forma una glándula EXOCRINA;
si se forma unaglándula ENDOCRINA;
parecen c6lulas de conexibn; as c6lulas más rnan secretoria
las c6lulas más profundas persisten y Secretan hacia 10scapilares
Fig. 6-2. Esquemasen los cualesseilustrala formación delas glándulas exocrinas y endocrinas.
En etapa muy temprana del desarrollo €1 ectodermo mesodorsal del embrión presentanunhundimiento axial siguiendo la línea (figs. 6-1Fy 6-3) y se forma la placa neural. Esta placa de células ectodérmicas se hunde más profundamente y forma el surco neural (fig. 6-3). Los labios del surco se acercan y funcionan, de modo que el surco se convierte en un tuboinmediatamentesubyacentealasuperficie ectodérmica (fig. 6-3). Este tubo se extiende desde la cabezahasta la cola del embrión en desarrollo. En la región cefálica, las paredes del tubo experimentan engrosamiento para convertirse en encéfalo (se muestra en corte transversalenlafig. 6-3). En el resto de su trayecto hacia la región de la cola la pareddel tuboexperimentaengrosamiento y se convierte en médula espinal (fig. 6-3). Como se describe más minuciosamente enel capítulo 17, lascélulas ectodérmicas de las paredes del tubo originan en los dossitios células nerviosas(llamadasneuronas) y célulasque les brindan sostén (llamadas células de neuroglia, del gr. glia, pegamento). A lo largo del tu-
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BlOLOGlA CELULAR
Placa neural
Tubo neural
Surco neural
Pliegue neural
."
licado que lleva vasossanguíneoscerca dela misma. Los fascículos de fibras y los músculos enteros también están rodeados por tejido conectivo. Las diversas envolturas de las fibrasmusculares se fusionan en losextremos de losmúsculosybrindan inserción a los tendones que consisten en tejido conectivo resistente o a estructuras de tejido conectivo de otras clases que fijan los músculos a las estructuras sobre las cuales ejercen tracción. Las fibras musculares y la envoltura de tejido conectivo se consideranparte del tejidomuscular y provienen de la capa germinativa media.
BlBLlOGRAFlA Fig. 6-3. Esquemas en los cuales se muestra cómo el ectodermo forma la placaneural (úngulo superiorizquierdo), que se convierte en el surco neural (arriba, centro) y después en tubo neural (centro, izquierda). En la región cefálica el tuboneural se convierte en encéfalo (hngulo inferior derecho) y enel resto d e l cuerpo forma la médula espina1 (centro, abajo).
bo, donde se fusionaron los labios del surco, se desprendenpequeñas masasde tejidonerviosoy quedan dispersas a lo largo del tubo a los lados de lasuperficieposterior o dorsalparaconvertirse en lo que llaman ganglios cerebrospinales (gr. ganglion, masa con forma de nudo). También consiste en neuronas y células de sostén. De los cuerpos de las células nerviosas que se desarrollan enel tubo de tejido nervioso derivado del ectodermo surgen. fibras citoplásmicas, otras y fibras nerviosas que se desprenden del cuerpo de las células nerviosas en los ganglios. También hay algo de migración de célulasnerviosasadeterminadas partes del cuerpo. Las fibras nerviosas que salen del tubo y los ganglios entran en el mesoderm0 quese está convirtiendo en tejido conectivo. En este sitio, cada fibra nerviosa queda rodeada por una vaina de tejido conectivo delicado. Las fibras nerviosas suelen agruparse para convertirse en nervios (en los cuales las fibras nerviosas están envueltas individual y colectivamente por tejido conectivo). Son los nerviosobservados en las disecciones de las diversas partes del cuerpo.
MESODERM0 Y TEJIDO MUSCULAR Los músculosconstan de célulasmusculares,llamadas fibras mwculares porque son alargadas. Cada fibra muscular está rodeada por tejido conectivo de-
Expresión de genes Gurdon, J. B.: The Control of Gene Expression in Animal Development. Cambridge. Harvard University Press, 1974. Jacob, F., and Monod, J.: Regulatory mechanismsin the synthesis of proteins. J. Mol. Bioi., 3:3 18, 1961. Lehninger, A. L.:Biochemistry, ed. 2. New York, Worth Publishers,1975. Ham, A. W., et al.: The histopathological sequence in viral carcinogenesis in thehamster kidney. J. Natl.CancerInst., 24:1113, 1960. Howatson, A. F., et al.: Studies in vitro, in vivo, and by electron microscopy of a virus recovered from a C3H mouse mammary tumor. Relationship to polyoma virus. J. Natl. Cancer Inst., 24:1131, 1960. in vivobypolyoma McCulloch, E. A.,etal.:Carcinogenesis virus. Can. Cancer Conf., 4:253, 1961.
Carcinogénesis (general) Farber,E.:Carcinogenesis-cellularevolutionasa thread. Cancer Res., 33:2537, 1973.
unifying
Carcinogénesis viral in vivo y relación que guarda con la diferenciación Axelrad, A. A., et al.: Induction of tumorsin Syrian hamsters by a cytopathogenic virus derived from a C3H mammary tumor. J. Natl. Cancer Inst., 24:1095, 1960.
Diferenciación celular y relación que guarda con la neoplasia Saunders, G. F. (ed): Cell Differentiation and Neoplasia. New York, Raven Press, 1977. (A very complete andup-to-date reference on this topic is to be found in this publication o f the papers presented ata relatively recent symposium held on this subject, which is now the object of so much research.)
DIFERENClACION Y REGULACION DE LASPOBLACIONES
CELULARES
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Lord, B. I., Mori, K. J., Wright E. G., Lajtha, andL. G.: An inhibitor of stem cell proliferationin normal bone marrow.Br. In Lobue, J., and J. Haematol.,, 3 4 . 4 1 , 1976. Bullough, W. S.: Chalonecontrolsystems. Gordin, A. S. (eds.): Humoral Control of Growth and Dif- Mauer, H.R.: Chalones: Specific regulators of eukaryote tissue 1973. growth. In Talwar, G . P. (ed.): Regulation of Differentiated ferentiation. New York, Academic Press, Houck, J. C. (ed): Chalones. Amsterdam, North-Holland, 1976. Function in Eukaryote Cells. New York, Raven Press, 1975.
Chalonas e inhibidores
PARTE TRES
TEJIDOS DEL CUERPO
En esta parte de la obra describiremos la estructura microscópica y las funciones generales de los cuatro tejidos básicos y de sus divisiones.
7 Tejido epitelial
Lo que debe aprender el estudiante de este capítulo. Quizáelaspecto de los tipos principales demer. &ranas epiteliales y glándulas en cortes tomados de partescaracterísticas del cuerposea 10 principal que debe aprender para identificarlos fácilmente enel laboratorio. Igualmenteimportante es conocer cómo la estructura microscdpica de las distintasmembranas y glándulas se relacionaconlas funciones generales de las mismas. Lo que elestudiantenodebetratar de aprender de este capítulo. Para demostrar los tipos principales de membranas epiteliales y glándulas, es necesario utilizar cortes de órganos o de estructuras especializadasformadasporlostejidos del cuerpo. Pero, cuando el estudiante observa ilustraciones de estaclase, pudierapensar que en estaetapadebe aprender la estructura microscópica de todo el órgano o la estructura especializada y no sólo la del epitelio en cuestión. Esta tareavendrádespués, una vez conocidos el carácter y la estructura microscópica de los cuatro tejidos. En consecuencia, en la explicación siguiente para demostrar distintas clases de las membranas epiteliales, nos valdremos de ilustraciones de piel,intestino,riñón,cuellouterino,tI5quea y vejiga. No debeintentarseaprenderlaestructura microscópica en relación con la función de todos estos órganos; ello se explicará en la parte IV deestaobra despúesde estudiartodos los tejidos. Sin embargo, algo se aprenderá de estos aspectos al estudiar los tejidos, pero lo esencial es brindar la seguridad deque se describirán detalladamente en la parte IV, cuando se disponga de todos los datos que facilitarán la tarea. Por ejemplo, la piel consiste de tres componentes principales, a saber: membrana epitelial de tipo especial, glándulas epiteliales /
y tejidoconectivo;tambiénposee algo de tejido muscular y nervioso. En consecuencia, si bien es imposibleevitaraquí conocer algo acerca dela piel, sela describirá pormenorizadamente enel c'apítulo 20.
MEMBRANAS EPITELIALES DE CUBIERTA Y REVESTIMIENTO El origen y el carácter general de los tejidos epiteliales se describieron en la página 181. Es útil clasificar el epitelio en dos grupos: 1) membranas de cubierta y revestimiento y 2 ) glándulas. Aquí nos referiremos a las membranas y comenzaremosporexplicar las diferenciasentreunacubierta y un revestimiento. Un revestimientosiempre es cubierta,perouna cubierta no siempre es revestimiento. Estos nombresfácilmente seusande maneraequivocada en relación con las membranas epiteliales y otras en diferentes tejidos. Revestimiento sólo puede utilizarse en relación con estructuras huecas que tienen dos superficies,externaeinterna, pues denotaúnicamente una membrana que cubre la superficie interna de una estructura hueca. En consecuencia, la palabra cubierta sólo puede emplearse en relación con una superficieinterna si seespecifica que sehabla de una superficie y no de la estructura misma. Si alguna subestructurasobresalehacialacavidad de una estructuraprincipal revestida pormembrana, debe decirse que la subestructura está cubierta y no revestida por la membrana que tapiza la estructura principal,porquelasuperficieexterna es la que sobresale hacia la cavidad.
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TEIIDOS DEL CUERPO
Fig. 7-1. Microfotografíacongranaumento(retocada)de la porciónexternade lapiel deuncerdo. Se muestran la epidermis, en la parte superior y los capilares, rodeados por sustancia intercelular, en la inferior, y se explica cómo el líquido tisular debe emigrar de los capilares para nutrir las células epiteliales (epidermis).
Características generales de las membranas epiteliales en relación con la función Composición. Lasmembranasepitelialesconsisten exclusivamente en células.Paraque lascélulas epiteliales formen una membrana continua, sus bordes están unidos mutuamente porlo que se llaman unionescelulares,comoexplicaremos. Estas membranas tienen distinto grosor. Como se advierte en la figura 7-3, algunas tienen grosor de una célula y las células de estas membranas pueden ser muy delgadas(fig. 7-3A) o altas(fig. 7-3C). Sinembargo, otras clasesde membranas tienen grosor de varias células(figs. 7-3, f y 7-1). Sostén y nutrición de lasmembranasepiteliales. Como se advierte en la figura 7-1 en la cual se ilustra una membrana gruesa, no hay capilares entrelascélulas epitelialesde éstas. En consecuen-
cia, para que el oxígeno y los nutrimentos lleguen a las células, deben difundir por la substancia intracelular del tejidoconectivosubyacente desde los capilares (fig. 7-1). Las substanciasintercelulares del tejido conectivosubyacentetambién brindan sosténa la membrana.Hay unión al tejidoconectivopor un componente llamado membrana basal, capa delgada y algocompleja de materialintercelular dispuesta entre el epitelio y el tejido conectivo; no se tiñe muy bien con H y E, pero a veces se observa como una banda pálida al parecer sin estructura(señalada en la fig. 7-9). Sinembargo, se tiñeadecuadamente con la técnica del PAS, como se aprecia en la figura 7-2, M.B., donde está entre una sola capa de células epiteliales. El carácter dela membranabasaly el mecanismo de formación se describen enel capítulo siguiente sobretejidoconectivo. La capamásexterna delavariedad deepitelio
TEllDO EPITELIAL
Escamoso o plano simple
Cilíndrico simple Cilíndrico
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Cúbico simple
seudoestratificado ciliado
Fig. 7-2. Microfotografía del epitelio intestinal del ratón teñida con la técnica del PAS. Se ha teñido el moco en la superficie libre de las células, al igual que la membrana basal (B.M.) entre las célulasspiteliales y el tejidoconectivo(Con.Tiss.)subyacente.
que se ilustra en la figura 7-1 consiste en una proteínallamada queratina, y como se gastagradualmente debe ser substituida constantemente. Ello exige que las células más profundas de la membrana se dividan de modo que nuevas células se desplacen decapas más profundasalas más superficiales. Al acercarse las células a la capa de queratina, mueren y se convierten en queratina, según seexplica más minuciosamentealhablar de la piel (cap. 20). Funciones. Una función básica de las membranas epiteliales es proteger tejido al conectivo que cubren.Sinembargo, en algunos casos, determinadas células de la membrana también tienen función de secreción o absorción; por ejemplo: puede haber algunas células secretorias entremezcladas con células de sostén de una membrana, como se muestra en lafigura 7-3d. En este caso, las célulassecretorias proporcionan un líquido viscoso que fluye sobre la superficie de las otrascélulas de lamembrana y la conservan húmeda y resbalosa. Si bien brindanprotección,algunasmembranas epiteliales también cumplen una segunda función muy importante, absorción la selectiva. Por ejemplo:lascélulasdeabsorción dela membrana epitelialquereviste el intestinodelgadoabsorben únicamente algunos componentes del contenido del tubo intestinal. Las.células epitelialesceden los materiales que absorben a la sustancia corporal, donde
a
De transición
Plano estratificado
(no quera tinizado)
Fig. 7-3. Esquemas tridimensionalesdelasdiversasclasesde membranasepitelialesobservadas en superficieshúmedas.
es captada por capilares sanguíneos o linfáticos. De manera análoga, enel riñón hay ejemplos de paredesepiteliales delostubos que resorbenselectivamentealgunos componentes del filtrado del plasma sanguíneo de modo que se conservan y no excretan por la orina. Además,membranas epitelialesmuydelgadasen algunos sitios(fig. 7-3a) pueden permitirquepase el líquido a través de ellas y de esta manera actúan más o menos como membranas dediálisis que permitenel paso deiones y agua pero impidenel de macromoléculas. Daremos ejemplos en capítulos ulteriores. Dado que la finalidad principal de las membranas epiteliales es brindarprotección,convieneseñalar que esta última es de dos clases principales. En primer lugar, algunas membranas deben soportar mu-
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TEJIDOS DEL CUERPO
cho desgaste; por ejemplo: el esófago, el tubo por el cual debe pasar el alimento masticado para llegar al estómago, tiene un revestimiento de varias células de espesor, como lasqueaparecen en lafigura 7-3,f; ello es particularmentenecesario en animales quetragan huesos masticados. Sin embargo, se necesita una segunda clase de protección en superficies expuestas al aire como la piel, para impedir que las células subyacentes sufran desecación; ello se debe a una membranaepitelial con muchascapas, lamás externa delas cuales consiste en células que se han convertido en queratinacomparativamenteimpermeable(fig. 7-1, arriba). Estacapaexternano sólo protegea las célulassubyacentes de ladeshidratación, sino impide que el cuerpo se impregne de agua al bañarse. La membrana epitelial de la piel también es gruesa; ello y la capa externa de queratina la protegen contra el desgaste. Los callos consisten principalmente en queratina y se forman donde hay desgasteporfricción. La protección de las células corporalescontra la desecación debido al contacto con el aire también es indispensableenel aparato respiratorio. Sin embargo, aquíentra en juego un mecanismodiferente. El epitelioquereviste lasvías nasales por lascuales entra y sale el aire posee abundantes células secretorias queproducen moco, el cualmantiene húmeda la superficie.Además,haymuchasglándulas pequeñasdebajo de la superficie cuyosconductos desembocan en esta última y brindan líquido adicional para mantenerla constantemente húmeda. Los tubos que comunican con los pulmones también tienen un revestimientosemejante de epitelio y abundantes glándulas para mantener húmeda la superficie interna. En la porción respiratoria de los pulmones donde hay intercambio de oxígeno y dióxido de carbono entre la sangre de los capilares y el aire en los sacos alveolares, el revestimiento de estosúltimosdebe ser muy delgado porque los gases deben difundir en un sentido y en otro entre la sangre y el aire. En este caso, el líquido dializado exuda de los capilares y atraviesa el epitelio delgado querecubre los sacos
alveolares y de esta manera siempre se mantiene húmeda la superficie interna. De lo anterior se deduce claramente que las clases de epitelio que se observan en distintas membranas de cubierta o revestimiento están adaptadas para efectuar las funciones particulares necesarias.Daremosejemplosespecíficos en capítulosulteriores. Pasaremos a mencionar y a describir las distintas clases de membranas epiteliales que posee el cuerpo. Los nombresepitelio simple, estratificado y seudoestratificado. Siuna membranaepitelialconsiste en una sola capa de células se dice que es un epitelio simple (fig. 7-3a, b y c ) ; cuandohay dos o más capas de células, como se muestra en e y f de la figura 7-3, se denomina epitelio estratificado. Si algunas célulasde la membrana llegandesdeel fondo hasta la superficie pero otras seextiendendesde el fondo y no llegan a la superficie, se dice que la membrana es seudoestratificada, por ejemplo, en d de la figura 7-3. El motivo de este nombre es que en un corte el observador puede advertir dos hileras de núcleos, porque los delascélulasde menoralturaforman una hilera más cerca del fondo de la membrana que los que pertenecen a las células altas; las dos hileras denGcleosdanla impresión,equivocadaquehay dos capas de células. Las membranas epiteliales se clasifican no sólo en simples, estratificadas o seudoestratificadas, sino también según lasclases de células queposeen. Describiremos en primer lugar los tiposde epitelio quesepresentan en lassuperficieshúmedas.
MEMBRANAS EPITELIALES SIMPLES Epitelio plano simple Una membrana epitelial que consta de una sola capade células muy delgadas, como se ilustra enla figura 7-3a, se llama epitelio plarlo (escamoso) simple. Esta clase de epitelio, porlo regular no se observaclaramente en los cortes que lo atraviesan perpendicularmente (fig. 7-4).El núcleodelas célu-
Fig. 7-4. Microfotografía de parte de un tubo (porción dela pared delgada de un asa de Henle) del riñónde conejo, en la cual se advierte epitelio plano simple. Obsérvese que el citoplasma es m u y delgado y los núcleos sobresalenhacia la luz.
TEJlDO EPlTELlAL
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Fig. 7-5. Microfotografía de parte de la pared de un tubocolector del ririón de conejo,en la cual se observa el epitelio cúbico simple.
Fig. 7-6. Microfotografía del revestimiento del interiordelcuello uterino, enlacual seapreciancélulas epiteliales secretorias cilíndricas, muy semejantesentre sí. Obsérvese la cercanía del epitelio con el vaso sanguíneo del tejido conectivo subyacente (úngulo inferior derecho).
lasescamosas es másgrueso que el citoplasma y produceabultamientos en la membrana(fig. 7-4). En este plano de corte (perpendicular a la membrana), el citoplasma de lascélulasplanassimples es tan delgado que a veces no se aprecia con el M F y , en consecuencia,quizáseobservenúnicamentelos núcleos algo aplanados distribuidos a lo largo de la superficie. Como este epitelio no suele observarse adecuadamente en los cortes, a menudo se estudia, en cambio, el endotelio que reviste los vasos sanguíneos o el mesotelio que tapiza las cavidades corporales mayores(pleural,pericárdica y peritoneal).Losórganosen las cavidades corporales están cubiertos por una capa semejante de mesotelio, y entre la capa de epitelio plano (mesotelio) que reviste la cavidad y la que reviste los órganos hay una película delgada de líquido que permite el movimiento de los órganos dentro de la cavidad. El mesotelio puede prepararse y estudiarse en preparaciones planas, lo cual permi-
te observar directamente la superficie de la membrana. En esta clase de preparación, tiene el aspecto de la superficie plana que se observa desde arriba en la fig. 7-3a, después de tinción adecuada; por ejemplo: despuésde coloraciónconnitrato de plata que ennegrecelosbordesentre células adyacentes. La médula del riñón esun sitio adecuado para estudiar cortes de epitelioplano,simple,pero puede ser difícilpara el estudiante inexpertoencontrar buenos ejemplos (como elque se observa en la fig. 7-4) antes de estudiar el riñóncomoórgano.
Epitelio cúbico simple Las células de este epitelio en realidad no tienen forma de cubos. El epitelio cúbico recibió este nombrepor su aspecto en cortesperpendiculares. Como $emuestra en la figura 7-3,b, las superficies de corte de las células en esta preparación son más o menos cuadradas. Sin embargo, en la vista de su-
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TEJIDOS DEL CUERPO
perficie quese aprecia enlafigura 7-3a, lascélulas tienen aspecto hexagonal irregular y, en consecuencia, no soncubosverdaderos. El epitelio cúbico simple no se observa en muchos sitios del cuerpoaparte del ovario, dondeforma la cubierta de este órgano, y el epitelio que reviste los tubos colectores de menorcalibre en la médula renal (fig.7-5).
Epitelio cilíndrico simple y las formas en que se modifica para cumplir funciones especiales Hay varios subtipos de epitelio cilíndrico simple. En todos ellos, la estructura básica es semejante, ya que las célulassonmásaltas que anchas y están unidas lado a lado mediante uniones celulares. Como se observa en la figura 7-3,c, una vista de la superficiemuestraquelas célulasdelepitelio cilíndrico simple también tienden a ser hexagonales,lo cual permite que se adapten mutuamente de manera eficaz. Epitelio cilíndrico simple nomodificado. No hay muchosejemplos deeste tipoy se observaúnicamente en sitios donde la función principal del epitelio es brindar protección en una superficie húmeda y no participar en medida importante en actividades de secreción o absorción. En este caso todas las células guardan semejanza entre sí: el citoDlasma se tiñe páiidamente en cortes con H 'y E. U; sitio donde hay epitelio de esta clase son algunos de los conductosglandulares(Fig. 7-27, centro). Sinembargo, en estecaso lascélulas cilíndricas simplespueden ser secretorias en ciertamedida, pues elaboransecreciones acuosas. La mayor parte de los epitelios cilíndricos simples estánmodificadosparadesempeñar,además de la función protectora, funciones especializadas de secreción o absorción.Daremos algunos ejemplos. Epitelio cilíndrico simple secretor. En este subtipo todaslascélulasestán especializadas parasecretar moco. Como no pueden dilatarse lateralmente cuando estánocupadas pormoco, conservan la forma cilíndrica. Dos sitios donde hay esta clase de epitelioson: 1) revestimiento del estómago y 2 ) revestimiento del conducto uterino (fig. 7-6). En cortes con H y E, el citoplasma detodaslas células enuna membrana epitelial de esta clase tiene el mismo aspecto pálido y algo espumoso, que depende de que abundantes de moco limitadas por destinado a la secreción por extremo libre decélula; la como e' no se tiñe Y E el citoplasma que se encuentra por arriba del nÚCleo,én lascélulas del epiteliocilíndrico simplede 'Osee
estaclase,tieneaspectopálido y vacuolado(fig. 7-6). Con la técnica de PAS, el citoplasma se tiñe de igual forma que elde las células caliciformes (véase más adelante). Epitelio cilíndrico simple queconsta de células secretorias y de absorción. Es el óptimo para revestir el intestino delgado porque, para que ocurra absorción eficaz, la membrana sólo puede tener una célulade grosor; además, como está sometida a desgaste importante, es útil tenerla superficie revestida pormoco, líquidoresbaladizoprotector. Como las células de absorción están entremezcladas con células caliciformesmucosecretorias,hay suficientes células caliciformes para proporcionar un revestimiento protector de moco en toda la superficie interna de la membrana, como se advierte con la preparación teñida con PAS enlafigura 7-7. Células caliciformes. Como se explicó el en capítulo 5 y se ilustró en las figuras 5-30 y 5-31, en lossitios donde las células mucosecretoriasestán entremezcladas con otra clase de células, en este caso de absorción, la célula que secreta moco puede adoptarformadecáliz porquela porclónocupada por vesículas membranosas de moco puede dilatarse y adquirir forma de tazón al desplazar el citoplasma de las células de absorción adyacentes. Los núcleos de las céhlas caliciformes, como se muestra en la figu-
Fig. 7-7. Microfotografía delepiteliointestinaldel ratón teñido con técnica la del PAS. Hay tres células caliciformes visibles, cuya secreción fluye sobre la superficie libre de las células adyacentes de absorción. La membrana basal se extiende siguiendo la superficie inferior del epitelio, dondese apoya sobre el tejido conectivo subyacente.
TEJIDO EPZTELIAL
Fig. 7-8. Microfotografía de células epiteliales cilíndricas y simples del intestino de rata teñidas con ácidos tánico fosfomolíbdico y con negro amido para observar el velo terminal de las células. Adviértase asimismo el borde estriado inmediatamenteporarriba de laredterminal.
ra 7-7, están dispuestos enla porciónsemejantea tallo de lascélulas,cerca de la base. Células de absorción,bordes estriados y microvellosidades. Con el MF puede advertirse que las células de absorción del epitelio intestinal están cubiertaspor una capadelgadacon índice de refraccióndistinto del citoplasmasubyacente(fig.7-8). Conpreparacionesadecuadas,con MF eraposible observar estriaciones delicadas (líneas o bandas) en esta capa, perpendicularesa la superficie (fig. 7-8), por lo cual se denominó borde estriado. Con el advenimiento del ME se descubrió que las estriaciones de la superficie libre de la célula dependían de prolongaciones digitiformes diminutas llamadas microvellosidades (fig. 5-7;pág. 175). (El principiante no debe confundir la palabra estriado, como en el borde estriado, con el adjetivo estratificado, que significa con más de una célula de espesor.) Epitelio cilíídrico ciliado simple. Otra combinación de células que se observan en las membranas epiteliales cilíndricas simples es la de células caliciformes mezcladas con células ciliadas. La estructura fina de estas últimas se explicó en la página 167 y se ilustró en las figuras 5-50 a 5-54, inclusive(págs. 168 a 171). Los cilios se mueven de manera que desplazan el moco sobre la membrana. Esta clase de epitelio se presenta en algunaspartes de las vías respiratorias altas, pero en esto5 sitios es menosfrecuente que otra clase, llamada epitelio cilíndrico seudoestratificado ciliado.
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Fig. 7-9. Microfotografía del epiteliocilíndricoseudoestratificado de la tráquea de perro; obsérvese que no todas las células en estaclase de epitelio tienen alturasuficienteparallegara la superficie.
EPITELIO SEUDOESTRATIFICADO Epitelio cilíndrico seudoestratificado ciliado con cdlulas caliciformes Como ya explicamos, en el epitelio seudoestratificado algunasde lascélulas que guardan contacto con la membrana basal no llegan a la superficie (fig. 7-3d), pero muchas sí lo hacen, lo cual produce la impresiónequivocada dequees estratificado,porque los cortes perpendiculares a la superficie muestran núcleos en dos niveles. El epitelio seudoestratificadocilíndricoconcélulascaliciformesforma el revestimiento de la mayor parte de la porción distal del aparato respiratorio y se observa adecuadamenteen cortes de traquea(fig. 7-9).Como se aprecia en esta ilustración, las células que llegan a la superficie pueden ser ciliadas o caliciformes. El moco secretado por estas últimas, forma una película sobre la superficie interna de las vías respiratorias y atrapa polvo, lo que impide que las partículas inhaladas lleguen a los pulmones.También humedece el aire secoinspirado. Los cilios tienen una función muy útil al moverse para desplazar el moco que contiene laspartículas de polvohaciaarriba,hasta el sitio donde pueden tragarse o eliminarse de otra manera.
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TEIIDOS DEL CUERPO
Las célulasquenollegana la superficieprobablemente sean células madres para las más altas cuando estas últimas se pierden de la membrana.
MEMBRANAS EPITELIALES ESTRATIFICADAS
plo: los conductos de calibre moderado suelen estar revestidos por epitelio cilíndrico simple, pero los de mayor calibre de las glándulas suelen estar revestidos por epitelio cilíndrico estratificado. En algunos sitios el epitelio cilíndrico estratificado es ciliado.
Epitelio de transición Estas membranas (con dos o más células de espesor) resisten más la fricción y el desgaste que las de tipo simple. Sin embargo, como son estratificadas, noresultaneficacesparaabsorber.Además, la estructura estratificada las torna inadecuadas para la secreción. En consecuencia, la secreción que se observa en membranas estratificadas es proporcionada por las glándulas situadas debajo de la membrana y que desembocan a través de ella por conductos. En consecuencia, las membranas estratificadas tienen la funciónprincipaldeproteger,ydifierenentre sí porque brindan distintas clases y grados de protección en diversos sitios.
Epitelio plano estratificado no queratinizado Este tipodemembrana(fig.7-3f) se observaen superficies húmedas sometidas a desgaste importante, donde no se necesita absorción. El líquido necesario para mantener húmeda la superficielo proporcionan las glándulas situadas enel tejido conectivo debajo del epitelio. El interior de boca y esófago está revestido de este tipo de epitelio, al igual que las criptas de la amígdala palatina, donde el epitelio se conserva húmedo por la saliva, que brinda protección contra los alimentos ásperos. Esta clase de epitelio reviste parte de la epiglotis y toda la vagina. El epitelio plano estratificado no queratinizado no consiste, como su nombre lo indica, en capas sucesivas de células planas. Como se observa en la figura 7-3, las células más profundas (que forman la capa basaladyacentea la membranabasal)son cilíndricas. Inmediatamente por arriba de esta capa las células son poliédricas (de muchos lados),y sólo hacia la superficie adoptan la forma plana. Por ello, únicamente l a s células más superficiales en el epitelio plano estratificado queratinizado son en realidad escamosas.
Guarda semejanza con el epitelio plano estratificadoqueratinizadocuandoestádistendido,pero cuando no lo está las zonas más superficiales son redondeadasynoplanas(figs. 7-3e y7-10). Esta membrana puede distenderse sin que se separen entre sí las células superficiales; sencillamente se convierten en células más extensas y delgadas. En consecuencia, el epitelio de transición es adecuado para recubrir tubos y estructuras huecas que experimentan expansión desde el interior, por ejemplo, la vejiga, en la cual se estudia de manera óptima (fig. 7-10). Las células de la superficie del epitelio de transición en la vejiga suelen ser poliploides o multinucleadas (Leuchtenbergerycol.;Walker),peronosesabe por qué ocurre esto.
Epitelio plano estratificado queratinizado (revestimiento habitual de las superficies secas) Este epitelio(figs.7-1y 7-11) guardasemejanza con el epitelio plano estratificado no queratinizado;
Epitelio cilíndrico estratificado Se observa en pocas superficies húmedas del cuerpo donde se supone se necesita más protección que la que puede proporcionar el epitelio cilíndrico simple y donde debe haber algo de absorción de líquido en la superficie de modo que no serviría el epitelio escamoso estratificado no queratinizado. Por ejem-
Fig. 7-10. Microfotografía del epiteliode transición de la vejiga del perro. Adviértase cómo las células redondeadas de la superficie en esta clase de epitelio sobresalen hacia la luz cuando éste no está distendido.
TEIID0 EPITELIAL Queratina
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,
Fig. 7-12 Microfotografía de piel gruesa humana; se observa la capagranulosa(estratogranuloso) con suficienteamplificación para apreciar los gránulos de. queratohialina.
Fig. 7-11.Microfotografíadelapieldelgadade la orejade mono en la cual se aprecia epitelio plano estratificado querantinizado.
se distinguede é1 porquelascélulasmássuperficialesexperimentanmetamorfosis en unacapa no vivadequeratina, unida intimamentealascélulas vivas subyacentes. La porción epitelial de la piel (epidermis) es ejemploadecuado de epitelioplano estratificadoqueratinizado(fig. 7-1). En lapiel,la queratina tiene varias finalidades. Como señalamos, es prácticamente impermeable al agua y por ello impide la evaporación de líquido en las células subyacentes; de manera análoga, impidequeel cuerpo se embeba de agua al tomar un baño. Por ser resistente y flexible, protege a las células epiteliales vivientes subyacentes del desgaste, y por su impermeabilidadalasbacterias esla primera líneadedefensa contra la infección. En las plantas de los pies y las palmas de lasmanos el epitelio planoestratificado de la piel es más grueso a expensas de la queratina; en particular ello ayuda al epitelio a soportar el desgaste al cual se hallan expuestas estas superficies. En todas las membranas de epitelio plano estratificado queratinizado, excepto l a s más delgadas, hay una capa particular de células, llamada capa granulosa, inmediatamente subyacente a la de queratina. Las células tienen forma más o menos romboidea con el eje mayor paralelo a la superficie. Esta capa recibió este nombre porque en cortes teñidos con H y Epresentagránulosde color azul(fig.7-12)llamado gránulos de queratohialinu, que participan en latransformación delascélulasen queratina. Este tipodeepiteliosedescribemásampliamente enel capítulo20.
MANERA EN QUE SE MANTIENEN UNIDAS 1) LAS CELULAS DE LAS MEMBRANAS EPITELIALES Y LAS GLANDULAS Y 2) LAS CELULAS ADYACENTES DE ALGUNOS OTROS TEJIDOS La formademantenerse unidas célulasadyacentes, por ejemplo, en las membranas epiteliales, sólo se dilucidócuandopudo investigarse el asunto con ME. En los decenios de 1960 y 1970, este instrumento descubrió que esta función era desempeñada por estructuras especiales llamadas uniones celulares. Se describieron tresclases principales deuniones que tienenfinalidades especiales. 1. Uniones ocluyentes (comúnmente llamadas uniones estrechas). En ellas las porcionesexteriores de las membranas celulares de células epiteliales adyacentes se fusionan siguiendopliegues que se extienden entre ellas con una disposición característica, de modo que brindan un cierre hermético perfecto o casi perfecto entre lascélulas. 2. Uniones adherentes (que incluyen los desmosomas que explicaremos en breve). Aquí las membranasdecélulas adyacentesnoestánfusionadaspero se adhieren una a otra muy firmemente, por virtud dealgún componenteintercelular. 3. La últimaclase de uniónque se descubrióse llamó nexo (lat.unión,ligadura),perohoy suele llamarse uni6ndebrecha porquehayunafisura muy angostaentre las membranascelularesadyacentes en estossitios.Sinembargo, hay pequeñas estructurastubularesqueatraviesanlasdos membranas celularesde modoquebrindanpequeñas vías de interconexiónentrecélulasadyacentespor las cuales pueden pasar iones y moléculas pequeñas directamente de una célula a la siguiente, sinllegar al espacio intercelular. Esta disposición permite que
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lasseiialeseléctricasyquímicassetransmitan por todauna serie de célulasunidas enestaforma. Describiremos los tres tipos de uniones más minuciosamente.
Uniones ocluyentes (estrechas) y su estructura en relación con la función Zónula ocluyente. (También llamada zonula occludens). La capa única de células epiteliales cilíndricasquereviste el intestino(fig. 7-8) formauna barrera ininterrumpida entre su contenido y el medio interno del cuerpo. Es muy importante que sólo algunas sustancias que se presentan en la luz intestinal sean absorbidas por el cuerpo; otras sustancias quepudieransertóxicasnodebenatravesaresta membrana. La capacidaddeseleccionarloque se absorbe es una propiedad de las células de absorción del revestimiento. En consecuencia, es imprescindible que no haya separaciones entre las células individuales de revestimientorelacionadascon la absorción, puespermitiríaquelassustanciasindeseables rebasaran a estas células. Por ello, debe haber algún cierre hermético efectivo entre estas células.Paracomprender el carácterdeestecierre, es útil observar la figura 7-3,c. El esquematridimensional muestra que las células epiteliales cilíndricas simplestienen forma más o menoshexagonal,por lo menos lo suficiente para estar agrupadas una al ladode la otrasinquehaya espaciointerpuesto. Antes de disponer del ME, se consideraba que debía haber pequeiias hendiduras entre las membranas celularesdelas célulasadyacentesdondelosbordes laterales de las mismas se extendieran por los lados de las células para describir un ángulo recto y continuar como la superficie libre. En realidad, se postuió que en este sitio había hendiduras, y que estaban ocupadas por sustancia de cemento intercelular que impedía el escape desde el intestino a través de la vía potencial entre las células de revestimiento. Sin embargo, el ME reveló que no ocurría asÍ; en cambio, el escape era impedido en estos sitios por fusión de las membranas celulares de las células contiguas al formar lo que se llamó zónula ocluyente. El motivo de que se adoptara la palabra zónula es patente si el lector estudia la figura 7-3,c, en la cual se muestra cómo las regiones de fusión entre los bordes laterales de células adyacentes rodearían de manera completa cada célulacerca de la superficieluminala manera de un cinturón o faja. Donde esta clase de unión no rodea completamente una célula, se denomina sencillamente unión ocluyente o estrecha (sin llamarla zónula).
UNION ESTRECHA (ocluyente) espacio intercelular
Fig. 7-13. Esquemadeunauniónestrecha(zónula ocluyente). Se aprecian los surcos dentro de la uniónen los cuales están fusionadas las membranasdelascélulasepiteliales adyacentes.
El papelespecial de la zónulaocluyentecomo sello se comprobó experimentalmente al demostrar que estas uniones impedían que sustancias marcadoras electrodensas entraran a la luz del intestino desde el espacio intracelular, y viceversa. En fecha más reciente, valiéndose de la técnica de criofracturapara ME (descritaenlapág. 123), se descubrió que en las uniones estrechas las membranasdecélulasadyacentesestánfusionadasúnicamente donde las redes de surcos equivalentes sobresalende lasmembranascelularesadyacentesy se unenentre sí, como se ilustraenlasfiguras 7-13, 7-14 y 7-15. La interpretación más verosímil a nivel molecular es que algunas partículas de proteína integral de membrana en las membranas celulares adyacentes están dispuestas lado a lado y forman bridas especiales de sellado queseunenyadhieren mutuamente de manera estrecha a través de la abertura, a manera ¿e dientes de una cremallera, de lo cual resulta que el espacio intercelular en este sitio está borrado a todo lo largo de las bridas (Staehelin y Hull). Además, se advirtió que no todas las uniones de estaclasesonigualmenteestrechasy que cuanto mayor sea el número de pliegues fusionados en una unión, tanto mejor será el cierre hermético de la misma. En consecuencia, en la clase muy impermeable deunión estrecha queseobserva,por ejemplo,en el intestino(fig. 7-14) o en lavejiga, hay hasta alrededor de una docena de surcos anastomosados, en tanto que en las uniones menos impermeables, tales como entre las células endoteliales de los capilares en las mismas regiones del cuerpo (fig. 7-15) o entre células epiteliales de los tubos renales, sólo se observan uno a tres surcos. Fascia ocluyente. Fascia significa banda. Se d a el nombre de fascia ocluyente o fascia occludens a las bandas interrumpidas (irregulares) de fusiones entre membranascelularesdecélulasadyacentes.Se ob-
TEJIDO EPlTELIAL
Fig. 7-14. Micrografia electrónica ( X 50 000) de una réplica por criofractura de una unión estrecha en el borde lateral de una célula epitelial que reviste el intestino gruesodel renacuajo Xenopus. Adviértanse las muchas vias de interconexión (surcos) en esta clase impermeable de unión estrecha. (Hull B. E. y Staehelin L. A.: J . Cell Biol., 68:688, 1976.)
Fig. 7-15. Micrografía electrónica ( X 50 000) de una réplica por criofractura de una unión estrecha en el borde lateral de una célula del endotelio capilar en el intestino del renacuajo Xenopus. Obsérvese que sólo hay una brida de interconexión en la mayor parte de la red de unión, por lo cual esta unión estrecha permite algo de escape. (Cortesía de B. Hull.)
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servan ejemplos entrelascélulasendotelialesque forman el recubrimiento de los capilares sanguíneos en la mayor parte del cuerpo (con algunas excepciones queantesseñalamos). Las unionesde fascia ocluyentenoformanuncierrehermético ininterrumpido entre las células contiguas de revestimiento de esos capilares, porque las membranas celulares no están fusionadas entre las uniones. Como se explica en capítulos ulteriores, entre estas uniones hay hendiduras potenciales por las cuales puede exudar líquido tisular veces ay pasan leucocitos que emigran de la sangre al tejido conectivo en el cual están los capilares.
Uniones de tipo adherente En esta clase deuniónno hancontactodirecto entrelasmembranas celulares enaposiciónde los elementosadyacentes,sinoéstosestánunidospor material intercelular que mantiene firmemente unidas las membranas de las dos células. En realidad, la unión de tipo adherente es la última en separarse en circunstancias que causan separación de las células. Hay dos clases de uniones adherentes. Zónula adherente (desmosoma en cinturón). Guarda semejanza enla forma con la zónula ocluyente pues está dispuesta a manera de cinturón alrededor de células epiteliales. Enel complejo de unión entre las células de absorción del intestino la zónula adherente (fig. 7-16, Z.A.), hoy a menudo llamada desmosoma en cinturón, estábastantecercadela superficie luminal inmediatamente subyacente a la zónula ocluyente. El espacio de aproximadamente 20 nm entre las membranas celulares en aposición en este tipo de unión está ocupado por material intercelular de baja densidad electrónica de composiciónaúndesconocida,porvirtud del cuallas dos membranascelulares se adhierenmutuamente (fig. 7-16). Hay material electrodenso que recubre la superficie citoplásmicadelasmembranas celulares y microfilamentos citoplásmicos de 7 nm que poseen actinaguardanintima relación conesta clase de unión. Mácula adherente (desmosorna). Se llamó mácula porque tiene la forma de mancha (lat. macula, mancha) y no de cinturón o banda, en las membranas celulares de células adyacentes. Sin embargo, hoy se acostumbra denominar a estas uniones sencillamente desmosomas ( g r . desmos, banda o ligamento; soma, cuerpo). A veces se da el nombre de desmosoma en mancha cuando es necesario diferenciar entre una unión adherente en forma de mancha y un desmosoma en cinturón (zónula adherente). En el desmosomamacular,que es el tipodeuniónimplicado
Fig. 7-16. Micrografía electrónica en la que se aprecian las tres :lases de uniones celulares en los bordes laterales de células epliteiales intestinales cerca de la luz. Estasuniones estaríancerca de la punta de la flecha de la figura 7-8 que indica la redterminal. Debajo dela microvellosidad enla parte superior (que sobresale hacia la luz) está una unión estrecha (zona ocluyente, Z.O.) que rodeacompletamente cada célula; en este sitio, los surcos fusionados a lo largo de las membranas celulares laterales adyacentes (véase fig. 7-14) cierran herméticamente la luz del intestino separándola del espacio intercelular. Más profundamente a la unión estrecha, en la región de la red terminal, hay un desmosoma en cinturón (zónula adherente, Z. A.) que también rodea por completo cada célula. En la porción inferior se observa undesmosoma en forma de mancha (mácula adherente M. E.). Las dos clases deunionesadherentes quese ilustran sujetanlas células entre sí de manera firme. Las tres clases de uniones (Z. O., Z. A. y M. A.) en ocasionesse llaman colectivamente complejo de unión. Farquhar M . G. y Palade G. E.: J. Cell Biol.
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Fig. 7-17. Micrografía electrónica ( X 114 OOO) de la unión entre dos c é l u l a s del estrato espinoso delepitelio del paladar humano, en la cual se muestran desmosomas y uniones estrechas entre la célula del lado izquierdo y la del lado derecho que presentan interdigitación en una línea en zigzag. Se aprecian cuatro desmosomas (D) grandes bien desarrollados. Entre el desmosoma de la parte superior (D)y el siguiente, pueden advertirse la mitad externa (01) y la mitad interna (il) de la membrana celular de la célula derecha: esta membrana da una vuelta a manera de horquilla y la capa externa se continúa siguiendo una de las líneas observadas dentro del desmosoma (olD). De manera análoga, la capa interna se continúa con otra linea (ilD), inmediatamente adyacente o una banda gruesa de material citoplásmico, la placa de fijación (P). Haces de tonofilamentos que forman tonofibrillas (T) se insertan en la placa de fijación a cada lado del desmosoma. En la porción media del desmosoma se observa una línea intermedia electrodensa (In) situada centralmente en el espacio intercelular. Enel texto puede consultarse una explicación más amplia de las líneas observadas en un desmosoma. Enel centro, abajo, las membranas celulares adyacentes forman una unión estrecha; se caracteriza por dos líneas externas paralelas más gruesas que corresponden a las mitades internas (ilt) de las membranas y una línea central más delgada (f) que corresponde al sitio de la red de los surcos de fusión de las membranas celulares adyacentes. (Wilgram G. F. y Weinstock A , : Arch. Dermatol., 94:456, 1966.)
cuandosólo se emplealapalabradesmosoma, hay fascículosdeelementosintermedios (10nm)llamados tonofilamentos, anclados en placas discoidales en el lado citoplásmico de las membranas celulares que probablemente tenganpapel importante para transmitir y distribuir fuerzas de resistencia a la tracción. Los desmosomassonparticularmente frecuentesen tejidos,como lasmembranas de revestimientoque están sometidos a gran desgaste y además, son importantes para mantener unidas las células muscula-
resenel corazón. En las células de absorciónque revisten el intestino hay desmosomas (fig. 7-16, M.A.) dispersos a lo largo dela membranacelular profundamente con respecto a lazónula adherente. Aspectos epiteliales atribuibles a los desmosomas. El aspecto más notable esel que se observa en cortes de epitelio plano estratificado queratinizado grueso, como seadvierte enlafigura 20-4. En este sitio, los desmosomas producen un aspecto espinoso en las células dela capainmediatamentesupraya-
Fig. 7-18. Esquemas en los cuales se ilustran laestructura de un desmosoma (izquierda) y deun hemidesmosoma (derecha), y cóestán mo los tonofilamentos anclados enlas placaselectrodensas de estasestructuras.
-" I I
DESMO SOMA I
placa
HEMIDESMOSOMA I
\
I
\
lonofilamentos
fonofilamentos
túnica celular espacio intercelular
cente a la basal al observarlas con MF lo que motivó que se llamaran célulasespinosas. Este aspecto inusitadose debe adosfactores. En primerlugar, en la mayor parte de la superficie se separan ligeramente entre sí como consecuencia de la contracción al ser fijadas; probablemente ello se explique porque durante la vida habría una película de líquido tisular entre las células de esta capa. En segundo lugar, los espacios que hay entre las células están cruzados por muchas prolongaciones delgadasque contienen material fibrilar, cuya finalidad parece ser mantener juntas las células adyacentes en estos sitios (fig. 204). En consecuencia, antes de investigar este aspecto con ME, se supuso quelosfascículos de material fibrilar, que se llamaran tonofibrillas, se extenderían atravesando la membrana celular para unir las célulasadyacentes.Sinembargo, el ME descubrió que la membrana celular no era interrumpida por estos fascículos.Además, el aspectoobservadocon MF dependía de que si bien había fascículos de filamentos (tonofilamento) en cada célula, éstos terminaban en placas la en superficie citoplásmica de la membrana celular, sin atravesarla. Además, los haces de filamentos que terminaban en estas placas estaban alineados con fascículos semejantes en células adyacentes, y las membranas celulares de éstas estaban unidas entre sí enlos sitios de lasplacaspara formar desmosomas en forma de mancha. Como estos sitios son los únicos en los cuales las células contiguas estánintimamente unidas entre sí, sólo en ellos lascélulas noseseparanalfijarlas; en consecuencia,losdesmosomasproducen el aspecto espinoso de lascélulascuando se observancon MF. Describiremoslosdetalles de la estructurafina de este tipode unión. Estructura fina. Enel corte de desmosomas de algunas clasesdeepiteliose advierte una disposición queconsiste enlíneas paralelaselectrodensas. En
h.
'
tejido conectivo
,;;;
basal
Fig. 7-19 Micrografía electrónica en la que se advierten desmosomas de células situadasprofundamente en el epitelio(epidermis) de la piel con la técnica de la réplica de sombreado. Cada sitio de unión de un desmosoma a una célula adyacente se advierte como una pequena prolongaci6n de la superficie celular. Con esta técnica, se ha estimado que hay un desmosoma en cada micrómetro cuadrado, de superficie celular aproximadamente, de esta clase de célula. (Cortesía de R. Buck.)
primerlugar, unalínea obscura puedeextenderse a lo largo de la líneamediadela brecha intercelular, quetiene aproximadamente 30 nmde ancho en los desmosomas. Esta línea es prominenteúnicamente en los desmosomas de algunas clases de epitelio, como las que se muestran en las figuras 7-16, M. A. y 7-17, In. Se consideró interfase donde los límites externos delas cubiertas celularesdedos membranas celularesestán condensados o modificados de otra maneraparaasegurar inserciónmutua eficaz,pero hoy setienen datos de quepudiera correspondera una capa central que contiene otra clase de filamento unido alasplacas en cadaladoyque lasliga
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através del espaciointercelular(Staehelin y Hull). La línea más pálida que se observa en la figura 7-17 acadalado dela centralobscura (In) correspondería a material de cubierta celular. Por fuera de-cada línea pálida está la membrana celular que,por hallarse en corte transversal, tiene el aspecto de dos líneas obscuras (marcadas ilD y olD en la fig. 7-17), con una línea pálida central. La superficie citoplásmica de cada membrana celular está muy engrosada con el materialelectrodenso dela placa(fig.7-17, p). Como se advierte en la figura 7-18, hay filamentos intermedios (10 nm) los llamados tonofilamentos insertados en este material de placa densa que vuelven aintroducirse en el citoplasma. Las posiciones de los desmosomas en lasuperficiecelular sedemuestran adecuadamente por la técnica de sombreado,* que muestra lo abundantes que son estas uniones en algunas clases de células(fig.7-19). Hemidesmosoma. Algunas regiones de la superficie de células epiteliales tienen la estructura de medios desmosomas (fig. 7-18, derechu), por 10 cual se llaman hernidesmosornas (gr. hemi, mitad). Se observan en sitios donde una célula, en lugar de estar unida por un desmosoma completo a otra adyacente, estáancladaamaterialextracelular, por lo general membrana basal, por lo cual sólo ha podido elaborar la mitad de un desmosoma. En consecuencia, cabe suponer que el desmosoma completo sea elaborado en colaboración por células contiguas.
Uniones en brecha (nexos): estructura en relación con la función Lapalabra nexo significaunión,perodado que todoslostiposde uniones en ciertaformaactúan como enlaces, conviene utilizar el nombre de uni6n de brecha. Probablemente se acuiió para diferenciar entre esta clase de unión y la unión estrecha, porque en muchos casos las uniones que originalmente se consideraronestrechasresultaronser uniones de abertura y, en realidad, no es fácil observar la diferenciaentre estas dos clasesdeuniónen los cortes 'Réplicas d e sombreado de la superficie. Lasuperficiedelacélula se revisteinicialmenteconuna peliculadecarbónqueseadaptafácilmenteal contornodelasuperficie y elmaterialcelularsedigiereparaquequede Gnicamentaunaréplicadelasuperficie.Después,seaplicaunmetalpesado, como el oro, enunángulodeterminadodemodoque los frentes de regioneselevadasesténrevestidosmásgruesosquelasregionesdistalesa estossitiosaltos,quesediceestánensombra.EnelMElasregionescon cubiertadelgadadela&plica(lasregionesenlasombra)dispersanmenos electrones que los frentesconcubiertagruesa en los sitios elevados.Sin embargo, la inversión fotográfica al imprimir la micrografia electrónica hace que las sombras con cubierta delgada parezcan más obscuras que las demás regiones y , enconsecuencia,brindanunaimagenpositivadelcontornodelasuperficiequeseestudia.
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habituales para ME. Sin embargo, con la microscopia electrónica con resolución alta puede advertirse que en la unión de brecha las membranas celulares no están fusionadas como enlasuniones estrechas, sino separadas por un espacio angosto de unos 2 nm, de donde el nombre unión de brecha. Gran parte de losdatosacerca de lazona de brecha deestasunionesse lograron por dos métodos especialesde ME. En primerlugar,seinyectó un marcador electrodenso (hidróxido de lantano) en el espaciointercelularcircundanteauna uniónde brecha. AI infiltrarse entre las dos membranas celulares, tiñó negativamente y de esta manera dibujó el contorno de estructuras diminutas dispuestas lado a lado, pero separadas algo entre sí, en la línea media (la región de brecha) de la unión. Además, se advirtió que los extremos de cada una de estas estructuras sobresalían delas membranas celularesde los dos elementos que seuníaneneste sitio (fig. 7-20). Una segunda forma para investigar la región de brecha es la técnica de criofractura y criograbado, descrita enlapágina 123. Las fracturasporlaregión de launiónrevelaronlasmismasestructuras como prolongaciones en la superficie de la membrana celular. Además, al inyectar colorantes en las células que se tocan en uniones de brecha se advirtieron vías de interconexión en las dos células unidas. En consecuencia, se consideró que lasestructuras delineadaspor el lantanosoncilíndricas,conconductos abiertos que se extienden por sus centros. Es probable que se trate de estructurascomplejas formadasporproteínas integrales complementariasde membrana de las membranas celulares en aposición que se interdigitan atravesando el espacio intercelular para formar las paredes de pequeños tubos (fig. 7-20) que unen directamente el citoplasma de las células adyacentes. Los conductos comunicantes a través del centrodelasmuchasestructuras de conexión en unauniónde brecha permiten el paso de iones del citoplasma de una célula a lasiguiente y, en consecuencia, conducen sin rezago impulsos eléctricos.Además,sustancias de pesomolecular bajo (porejemplo,fluoresceína) pueden pasardirectamente por las unionesde brecha de una célula a otrasinatravesar el espaciointercelular.Al igual que los desmosomas,las unionesde brecha son puntiformes y no forman zónulas. Como veremos,hay uniones debrechaentre las célulasmusculares del corazón que permitenque la onda de despolarización curse por esta víscera y active la contracción de las distintas partes en la sucesión adecuada. Las uniones de brecha también tienen unafunciónsemejantealconducirondas de contracciónalolargo decélulasmuscularesen la
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TEJIDOS DEL CUERPO
Fig. 7-20. Esquemas en los cuales se ilustra la estructura de la uniónde brecha según se advierte en un corte habitual para ME (arriba) y después de llenar los espacios intercelulares con lantano (abajo). Las proteínas integrales complementarias de membrana en las membranas celularesen aposición se entrelazan para formar las paredesde estructurascilíndricas característlcas que poseen poros centrales, como se muestra abajo.
intercelular
-..-
UNION ;: DE BRECHA (nexo)
"'
La mismadespués de llenar los espacios extracelulares conhidróxido de lantano Interpretación amplificada enla cual se advierten las estructuras cilíndricas de unión
corte longitudinal
transversal vista
pared del intestino.Tambiénfuncionan en el tejido Epitelios simples nerviosoy sehan observado en algunasestructuras escamoso 0 c ú b i c o epitelialesyentre las prolongaciones de osteocitos adyacentes. Su importancia enel cuerpo no necesita másprueba que decir quesin ellas el corazónno latiría.Debemosañadirque los demástipos deEl grado de especialización delascClulasde estas unionescelularestienen la misma importancia,membranasno esmuy grande y noparece disminuir porqueanoserpor el tipoocluyente,absorberí?SU capacidad de dividirse. mossustanciastóxicas del intestino,y sinel tipo Las células de lasmembranasdeestostiposson adherente lapiel Y otrasestructuras se disgregarían.características de lacategoria 3. Quizá el ejemplo óptimo del crecimientocelular en unamembrana CONSERVACION DE LA POBLACION epitelialsimplesemanifiestacuando hay lesiónde CELULAR EN MEMBRANASEPlTELlALES tejidoqueposeecapilares,porque en estoscasos del endotelio preexistente crecen nuevos tubos que forEl sitiodeformación denuevas célulaspara con- man nuevoscapilares,fenómenoque puede obserservar o repararunamembrana epitelial varía en varseconmicroscopiofotónico en preparacionesvidistintas de clases membranas. vientes.
TEllDO EPITELIAL
Epitelios cilíndricos simples compuestos exclusivamente de células secretorias (como en el revestimiento del estómago) o por combinacidn de células secretorias y de absorción (por ejemplo, en el revestimiento del intestino delgado) En estoscasos,lascélulas de lamembrana han experimentado un grado de especialización que parece haber causado pérdida de su capacidad para dividirse. En consecuencia, la reposición para conservaciónyreparación depende de que lascélulas madre se multiplican y diferencian para tomar el lugar de las células especializadas que mueren o se pierdende la superficie. Las células madre de estas membranasestán situadasenpequeñascriptas o glándulas quese extienden profundamente desde la membrana hasta el tejidoconectivosobre el cual apoya. La proliferación de las células en las criptas o en las glándulas hace que éstasseandesplazadashaciaarribapara convertirse en células superficiales. Se proporcionarán detalles al describir los órganos en los cuales se observa este tipo de epitelio.
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perficie yconvertirsepordiferenciación en células de las capas más externas; ambas podían permanecer en la capa basal para brindar más células madre. O bien una podríadesplazarsehaciaarriba y diferenciarse y la otra serviría como célula madre. Ello indica quedependedel azar si las células hijas se diferencian o siguen siendo células madre; todas tienen la capacidad de realizar una u otra opción.
Reparación de membranas epiteliales
Aunquelas células de lasmembranas epiteliales están firmemente unidas las a superficies que cubren, manifiestan un grado sorprendente de plasticidad y se comportancomo si tuvieran la misión de recubririnmediatamentecualquiersitionormalmente revestido en caso de quedar al descubierto. Aunque en últimainstancia el recubrimientoadecuado de cualquiersuperficie denudada de tejido conectivo dependede mitosis en las células epiteliales para proporcionar nuevas células que ocupen el sitio de lasperdidas,las células epitelialesadyacentes al sitio donde se ha perdido la membrana no esperan a que ocurra mitosis, sino casi de inmediato comienzanaemigrarhacialazonacruentaymás allá de ella.Permanecen unidas entre sí comouna Epitelios seudoestratificados capapero se adelgazan de modo que en forma de Seconsidera que las células madre de las cuales cuña pueden abarcar lo más posible dela zona dede lamigración depende la división y quepueden diferenciarse en nudada. Esta es laprimeraetapa células caliciformes o ciliadas para reemplazar a- las epitelial; lasegunda es la mitosis que ocurre tras el de desecho son las células cortas(fig. 7 - 3 4 si- borde que avanza del epitelio en migración, que brinda más células que ayudan a empujar el borde tuadas entre la base de las células caliciformes y ciqueavanzaparacubrirtodala superficie donde liadas. se necesita membrana. Se dan detalles al estudiar la Epitelios estratificados reparación de heridas yquemaduras de la piel. Segunda fuente de células madre paralas memepiteliales estratificadas. Podría pensarse De la superficie libre de estas membranas se pier- branas que si un raspón o una quemadura eliminara o desden, constantemente células. En las membranas estratificadas gruesas, por lo menos unas células de truyera una zona extensa de epitelio de la piel, para las capas más profundas están lo suficientemente no que volvieraa ser cubiertalas células basales del especializadas para ser capaces de dividirse y fun- epitelio circundante tendrían que proliferar para sucionar como células madre. La proliferación de es- ministrarnuevascélulas,que,a su vez, seguirían tos elementos permite que la descendencia se despla- proliferando a fin de extenderse sobre la zona denuce a la superficie libre de la membrana, tornándose dada y cubrirla de nuevoconepitelio. Si laregión más especializadas para brindar protección al tiemes muy pequeña, este método de reparación es sufipo que se pierde la capacidad para dividirse al acer- ciente.Pero sifueseelÚnico,se necesitaríamucho carsea la superficie. Un estudio muy interesante tiempopararecubrir un raspón o una quemadura (Marques-Pereira y Leblond)descubrióque enel extensos, y mientras ello ocurriera el tejido conectiesófagodelarata,recubiertoporepitelioplano vo descubierto no sólo seguiría siendo sitio de infecestratificado, las únicas células de la membrana que ciónpotencial,sinotambiénformaría una cicatriz. se dividían eras las de la capa basal. Además, cuanPorfortuna,hay una segunda fuente de células do se dividía una célula dela capabasalnohabía madre que brinda epitelio nuevo para zonas extenuna regla estricta de lo que ocurríacon las dos sas desprovistas del mismo. Como veremos al estucélulas hijas; ambas podían desplazarse hacia la sudiar la piel,lascélulas de losabundantesfolículos
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TEIIDOS DEL CUERPO
pilosos y glándulassudoríparas(que seextienden profundamente hacia el tejido conectivo subyacente a la epidermis,por lo cual las porciones más profundas suelen escaparal daño) experimentan divisiónylas células de esteorigensemultiplican y emigran hacia la superficie y actúancomo células madre para formar nuevo epitelio estratificado, como se indica en el capítulo 20. En consecuencia, una lesión localizada que destruye el epitelio de la superficie en una zona dada, cura por virtud de muchos focosymuchomás rápidamente que si el epitelio tuviera que crecer desde los labios de la lesión hasta recubrirtodalazonacruenta.Además,elloocurre conformación demenos tejido cicatriza1queen otrascircunstancias.
GLANDULAS Señalamos que hay dos clases principales de tejido epitelial: 1) membranas de cubierta y revestimiento que acabamos de explicar y 2 ) glándulas,a lasque nos referimos ahora. Desarrollo. El desarrollo delasglándulas a partir de membranas epiteliales sedescribeeilustra(fig. 6-12) en el capítulo 6. Clasificación de las glándulas. Aunque las glándulaspueden clasificarse de muchasmaneras,hay dos grupos principales: 1) glándulas exocrinas, provistas de conductos, que llevan la secreción a la superficieepitelial dela cualseoriginaron y porello fuera de los tejidoscorporales, y 2) glándulas endocrinas, que carecen de conductos y tienen que secretar hacia los tejidos corporales (generalmente capilares), por lo cual se llaman glándulas sin conducto (véasefig.6-2).Además, las glándulasexocrinas se clasificancomoveremos enseguida. GLANDULAS EXOCRINAS
Glándulas simples y compuestas Si una glándula sólo tiene un conducto, no ramificado se llama glúndulasimple (fig. 7-21 abajo, izquierda). Sin embargo, si posee un sistema de conductos ramificadosque permite llevar la secreción de gran número deunidades secretorias se llama glúndula compuesta (fig. 7-21 abajo, derecha). Las glándulascompuestas son mucho más voluminosas que las simples.Uno delos pocosejemplos de una glándulasimple con unidad secretorianeta y un conducto fácil de identificar es la glándula sudorípara. La unidad secretoria no ramificada pero enrollada está situada profundamente en la piel, donde se vacía en un tubo de aproximadamente el mismo calibre (el conducto) que sigue un trayecto más o menos espiral hasta la superficie de la piel. Launidad secretoriaenrollada y la porcióntortuosa del conducto de la glándula sudorípara se muestran en detalle en el capítulo 20. Muchas glándulas compuestas tienen volumen suficiente para llamarse órganos. El hígado y el páncreas son glándulas compuestas voluminosas con sistemas amplios de conductos arborescentes. El sistema de conductos de una glándula compuesta voluminosa puede compararsea un árbol. El conducto principal es semejante al tronco del árbol; de éI se desprenden conductos más pequeños a manera de ramas que, a s u vez, dan origen a ramas de calibre decreciente, las cuales por último terminan en unidades secretoriascuyosproductos drenan hasta el sitio donde el conducto principal (correspondiente al tronco) desemboca en alguna superficie. Por ejemplo, los conductos principales del páncreas y el hígado vacían su contenido enel intestino delgado.
Glándulastubulares,acinosas
y alveolares
Las glándulas exocrinas consisten en dos componentes epiteliales principales: 1) gruposde células o Si los acúmulos de células que forman la unidad especializadas llamadas unidades secretorias que las unidades secretorias de una glándula tienen forma sintetizanlasecreciónelaborada por la glándula y de tubo(fig. 7-21) la glándulasellamará tubular. 2) conductostubularesquevacían s u secreción en Cuando las unidades secretorias son más redondeaalguna superficie (véase fig. 6-2, abajo, a la izquier- das se diceque la glándulaes acinosa (lat. acinus, da). En realidad,lascélulas delasparedes epitelia- uva) o alveolar (lat. alveolus, pequeño saco hueco). les de los conductos pueden modificar la concentraAunque antiguamente se diferenciaba entre acinos y cióndelasecreción,pero los componentesimporalveolos, en laactualidad suelen llamarsealveolos tantes de lasecreción suelen serproteínas o gluco- excepto los del páncreas que, por costumbre, se Ha, proteínas sintetizadas por las células de las unidades man acinos. Si las glándulas poseen unidades tubusecretorias. lares y alveolares secretorias o unidades que tienen Las glándulasendocrinas se clasifican de varias algunas características de ambas, se denominan maneras.Daremos algunos ejemplos. glúnduhs tubuloalveolares (fig.7-21).
ecretoria porci6nsi la
TETIDO EPITELIAL
es:
Glándulas mucosas, serosas
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y mixtas
Hace mucho tiempo se advirtió que la secreción de algunas glándulas era más viscosa y pegajosa y las glándulas que elaboran esta clase de secreción se llaman glúndulus mucosas. También se apreció que la secreción de otra clase de glándula era relativamente transparente y acuosa, que recordó a alguien el suero, por lo cual las glándulas se denominaron sesetratadeunaglándula se trata de una glandula se trata de una exocrina tubular alveolar O aclnosa glándula tubuloalvmlar rosas. Las glándulasserosassuelensecretardiversas enzimas. De los conductos de algunas glándulas sasi conducto el no se ramifica: si el conducto se ramifica len secrecionesmucosayserosa,ydadoqueestas glándulas poseen las dos clases de unidades secretorias (mucosas y serosas) se llaman glúndulas mixtas. ConductoEs importante aprender en los cortes histológicos a diferenciar entre las unidades secretorias serosas y mucosas y también el aspecto de una combinación curiosa de células excretorias mucosas y serosas en la misma unidad secretoria, por lo cual las describiremos. glándula una glándula compuesta una simple es es Unidadessecretoriasserosas. En lapágina 130, Fie. 7-21. Esquemasde las diversasclasesdeunidades secretorias de las glándulas exocrinas ydiferencia la de entre glándulas en la figura se indica cómo dessimples las y compuestas. unidad cubrir una corte secretoria un en del páncreas teñido con H y E, glándula en la que las unidades secretorias son de tipo seroso. Al observar una unidad secretoria serosa en corte transversalcon el objetivodeinmersiónenaceite (comoseñalamos en el cap. S) guardasemejanza conunatartacortadaensegmentosperoaúnno servida (fig. S-19). Cada segmento de la tarta correspondeaunacélulasecretoriaconcontorno aproximadamentetriangular. Enel centrodecada acino hay una luz donde se unen los vértices de las células secretorias. Sin embargo, en tejidos fijados, la luz es tan pequeña que resulta dificil y a menudo imposible observarla con el MF. El citoplasma de la base de cada célula es basófilo por el contenido de ribosomas libres y reticulo endoplásmico rugoso. El núcleo es redondeado y está cerca de la base de la célula, pero no se apoya directamente en ella (fig. 5-19). En preparaciones fijadas adecuadamente puede advertirse que el citoplasma situadohacia el vérticedecadacélulacontiene grúnulos de cimógeno eosinófilo (Z en la fig. 7-22). Como se describió en el capitulo 5 , son vesículas limitadas por membrana que contienen materialsemilíquidoquecoagulapor la fijación. La estructura fina y el mecanismo de secreción de estas células se describen minuciosamente en el capítulo s. Unidad secretoria mucosa. En un corte transverFig. 7-22. Microfotografíacongranaumento deunaunidad sal de una unidad secretoria mucosa el aspecto disecretoria serosa del páncreas de conejo, teñida con eosina y azur fiere del de la serosa. El núcleo de las células serosas para demostrar gránulos decimógeno (2). También se hanteñies redondo, mientras el de las unidades mucosas es do losnucléolos (n) de lascélulas secretorias.(Cortesía de B. Smith.) ade- disco; hasta aplanado, un parecer deel punto
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TEJIDOS DEL CUERPO
La glucoproteína en las vesículas secretorias de las células mucosas no se tiñe bien con H y E, por ello, estas células tienen aspecto pálido y vacuolado (fig. 7-23). Sin embargo, el contenido de estas vesículas se tiñe con la técnica PAS, muy útil para demostrar glucoproteínas. , El azufre radiactivo inyectado en animales puede demostrarse por radioautografía en las células secretorias de las glándulas mucosas; en realidad, en radioautografías con poco aumento, algunas glándulas mucosas sobresalen como gotas de tinta negra rociadas sobre una página blanca. Esta captación de azufre radiactivo se debe a que algunas glucoproteínas sintetizadas por las células mucosas contienen azufre. Enel capítulo 5 se describen otros estudios radioautográficos de la secreción de glucoproteínas Fig. 7-23. Microfotografíacon medianoaumento deglándula por las células caliciformes valiéndose de glucosa submaxilarhumana, en la cualseadvierten dos unidades mucomarcadacon tritio. secretorias ( m ) en corte transversal. También se indican la luz (L) Glándulas mixtas. Algunas glándulas exocrinas de las unidadess y los núcleosbasales plano (n). vierten secreción serosa y mucosa por su conducto; esto se debe a que poseen unidades secretorias serosas ymucosas, unidades formadas por células que más, estácomprimido contrala base de la célula secretan tanto moco como suero o ambas cosas (fig. (fig. 7-23n). El citoplasma de las células mucosas di- 7-24). Este últimotipo de unidad secretoria suele fiere del de las células serosas. Por ejemplo: en la consistir en unidades mucosas cubiertas por conglobase de las células es mucho menos basófilo que en merados en media luna de células serosas (sd en la las serosas, y el situado entre el núcleo y el vértice fig. 7-24), por lo cual estas unidades se llaman medeuna célula mucosacontiene vesículas limitadas dias lunas serosas. Es patente que para que el propormembranay mococomo en las células calici- ducto de secreción de estas células serosas llegue a la luz, debe haber vías entre las células mucosas que formes.
Fig. 7-24. Microfotografía con mediano aumento de una glándula mixta (submaxilarhumana), en la cual seadvierten unidades mucosecretorias (m)con mediaslunas serosas (sd).Tambiénseaprecia la luz (L)de una unidad secretoria mucosa.
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TEJIDO EPITELIAL
conducto intra lobulillar
tabique inter lobulillar
citoplasma
de las cblulas del conducto
Fig. 7-25. Microfotografía ( X 2 250) de una célula mioepitelial (en cesta) de glándulasubrnaxilarde rata, teñida conel método de Gornori para fosfatasa alcalina. Los brazos citoplásrnicos de la célula se ven negros.(Lesson, C . R.: Nature, 178:858, 1956.)
las separan de la luz de launidad mucosa. Estas víasprobablementeseanconductosintercelulares entre células secretorias mucosas adyacentes o entre células serosas y mucosas adyacentes. Sin embargo, no suelen observarse en las preparaciones habituales. Célulasmioepiteliales(en cesta). Valiéndose de técnicas especiales, puede demostrarse que están incluidasunidades secretoriasdetipomucoso o seroso enuna estructura laxa, en cesta,formadapor lasprolongacionescitoplásmicasdecélulas especiales, situadas entre las bases de las células secretorias y la membrana basal y entre la unidad secretoria y el tejido conectivo adyacente. Estas células poseen una región central que contiene el núcleo y muchas prolongacionescitoplásmicas que seextienden para rodear la unidad secretoria (fig. 7-25). Aunque estas células son de origen epitelial, parece muy probable que las prolongaciones citoplásmicas sean contráctiIes, nosólopor su forma y posición,sinoporque también en ellas se observan filamentos con el ME. En consecuencia, se supone que la función de estas células es fomentarlasalida dela secreción delas unidades secretoriashacia los conductos. Las prolongacionescitoplásmicasqueforman la cestano pueden advertirse en los cortes comunes, pero se demuestran adecuadamente por la enzima fosfatasa alcalina quecontienen (fig. 7-25).
Fig. 7-26. Microfotografía con poco aumento deuna glándula saliva1 de tipo mixto; se aprecian tabiques interlobulillares, lobulillosquecontienenunidadessecretorias y conductosintralobuMares einterlobulillares.
Los nombres parénquirna y estrorna utilizados en relación con glándulas y órganos
El componente epitelial de una glándula se llama parénquirna (gr. para, entre; en, en; quima, jugo) y el componente del tejido conectivo, ef\el cual están incluidaslasunidades secretorias y los conductos, se denomina estroma (gr. stroma, tapiz). En consecuencia, el estroma brinda sostén mediante las sus’ tanciasintracelulares y llevavasossanguíneos y fibrasnerviosasa la glándula o el órgano. El sostén para toda una glándulaes proporcionado por lo siguiente: l) una cápsula de tejido conectivo circundante y 2) separaciones de tejido conectivo que se extienden a partir de la cápsula hacia el interior y dividen a la sustancia de laglándula en segmentos ”tabicados” entres dimensiones por tejidoconectivo. La cápsula y las separaciones contienen suficientesustanciaintercelularparadarles resistencia. En algunas glándulas las porciones secretorias,voluminosasestánbastanteseparadas entre sí y se llaman lóbulos, pero si las zonas tabicadas no son muy grandes y están cercanas se denominan lobulillos. Las láminas de tejidoconectivo de lavariedad descrita, se llaman tabiques; en consecuencia, las separaciones de tejidoconectivoentre los lóbulosse
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TEIIDOS DEL CUERPO
llaman tabiques interlobulares y entre los lobulillos se denominan tabiquesinterlobulillares (fig.7-26). Conductos interlobulillares e intralobulillares. En algunas glándulas los tabiques convergen hacia el sitio donde el conducto principal sale de la glándula. En consecuencia,lostabiques brindan sosténa las ramas principales del conducto al pasar del interior al exterior dela glándula. Las ramas delsistemade conductostransportadas en lostabiquesinterlobulillares se llaman conductos interlobulillares; se identificanfácilmenteporqueson de grancalibre, tienen revestimiento epitelial grueso, luz amplia y estánrodeadosportejidoconectivo de los tabiques que los transportan (fig. 7-26). Las ramas de menor calibre delsistema de conductos situadas dentro de los lobulillos se denominan conductos intralobulillares y desembocan en los conductos interlobulillares de los tabiques. Los conductos intralobulillares (fig. 7-27) sonde menorcalibre quelos interlobulillares (fig. 7-26). Además, están rodeados por menostejido conectivoque los interlobulillares,porque no cursan por los tabiques(fig. 7-27). Hayescasotejidoconectivoqueconecta los conductosintralobulillarescon los tabiqueshacia los cualessedirigen, lo cual brinda sostén para los conductos situados en el espesor de los lobulillos. Vasossanguíneos en el estroma. Los vasossanguíneos de grueso calibre que se distribuyen en una glándula suelen entrar y salir siguiendo los tabiques de tejido conectivo; se diferencian fácilmente de los conductosporque están revestivospor células planas en tanto que los conductos presentan células cilíndricas.Losvasos sanguíneos situadosdentro de los lobulillos emitenredes capilares al tejido conectivoadyacente que rodeaa lasunidadesepiteliales secretorias y estoscapilaresbrindana las células oxígeno y nutrimentos. Sin embargo, enel tejido fijado los capilares suelen estar colapsados y son difícilesde observar.
Glándulas merocrinas, holocrinas y apocrinas Otra clasificación de las glándulas se funda en la forma en la cual inicialmente sesupusoque producían la secreción. Considerando que dar la etimología de los nombresmerocrina y apocrina pudiera ser más confuso que útil,sencillamentecomentaremos el significado de estas palabras. Glándulasmerocrinas.Tienen células secretorias del tipo explicado enel capítulo 5 ; por ejemplo: las células acinosas del páncreas y las células caliciformes. En este caso, la secreción es un producto de la célula y se expulsa a través de su membrana en vesículas membranosas de modo que ésta se mantiene
~
unldad rnuco secretorla
luz del conductw
Intralobulrllar
clloplasma de las celulas de conducto
Fig. 7-27. Microfotografía con gran aumento de una glándula mucosa: se aprecian dos conductos intralobulillares cortados más o menos transversalmente.
integra(fig. 5-21), de lo cualsededuceque no hay pérdida de citoplasma en el fenómeno de secreción. Glándulas holocrinas. Por fortuna, holocrina (gr. holos, todo) esun nombre muy específico. Significa que para que una glándula holocrina secrete, deben desprenderse células completas, morir y convertirse en la secreciónglandular. Es un fenómeno muy drástico y las glándulasholocrinas son pocofrecuentes. En realidad, lasglándulas sebáceas de 1.a piel son elÚnico ejemplo corriente en todo el cuerpo. Cada glándula sebácea es un saco diminuto (fig. 7-28) conrevestimiento de célulasepiteliales que proliferan; por este fenómeno, un número cada vez mayor de células son desplazadas al interior del saco al tiempo que el citoplasma queda ocupado por materialgrasosopálido(fig. 7-28) llamado sebo, queelaboranlas células al desplazarsedela pared hacia el interior del saco. En este sitio mueren y se desintegran (fig. 7-28), lo cual forma la secreción de laglándula que esexpulsada por los folículospilosos y lubrica la piel (se dan más detalles en el capítulo 20). Glándulas apocrinas. Cuando sólo se disponía de MF seconsiderabaque en algunasglándulasla Ilegadade lasecreciónala luz dela unidad secretoria exigía cierta pérdidadel citoplasmasuperficialdelacélulasecretoria, de modoqueseconvertiría en parte dela secreción.Sinembargo,con el ME sehademostradoque el concepto deque las células pierden algo de citoplasma durante la de secreción no era valedero, y es probable que la mayor parte de las glándulas antes llamadas apocrinas en realidad sean merocrinas. Las llamadas glándulas sudoríparas apocrinas en algunas regiones de la piel
TEJIDO EPITELIAL
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ciertas glándulas más distalmente en el aparato para que secreten jugos digestivos, de modo que cuando el contenido llega al intestinoexperimentará digestión ulterior. GLANDULASENDOCRINAS La formación de las glándulas endocrinas se describió en lapágina182 y se ilustró en la figura 6-2. La estructura de lasglándulasendocrinas es bastantemássencilla que lade las exocrinas,porquenoposeenconductos.Dadoquelas células secretoriasdescarganlasecreciónhaciacapilares, deben situarse juntoa los capilares. Ello se logra por la disposición de las células secretorias en cordonesrectos o irregulares separados entre sí por capilares, o en pequeiios acúmulos rodeados por capilares (fig.6-2 abajo,derecha). Fig. 7-28. Microfotografía con mediano aumento deuna glándula sebácea de la piel. Se trata de una glándula holocrina en la cual células completas seconvierten enla secreción o sebo. Las glándulas sebáceas desembocan en folículospilosos.
(cap. 20) son un ejemploadecuado. En este caso, comoeralógicosuponer,no se pierde citoplasma durante la liberación del producto secretor.
Regulación de la actividad secretoria de las glándulas exocrinas Hay dos clases de mecanismos de control, el primero mediado por el sistema nervioso y el segundo por hormonas. Algunas glándulas exocrinas son reguladas principalmente por el primer mecanismo, y otras por el segundo. La actividad secretoria de las glándulas, a diferencia de la de los músculos, no está bajo control nervioso voluntario. Nadiepuede voluntariamente impedir que se produzca sudor o que la boca se seque si se pone nervioso al hacer un discurso. La regulación nerviosa de la actividad secretoria de las glándulas endocrinas es mediada porla división involuntaria, o autónoma, del sistemanervioso, que funciona en forma más o menosautomáticasalvo que es modificadaporestadosemocionales,como se describe enel capítulo 17. La regulación hormonal de la actividad secretoria de las glándulas exocrinas se observa, por ejemplo, en el aparato gastrointestinal. La presencia de algunos alimentos en el estómago hace que se secrete la hormonaadecuadahacialasangre, que estimula
Almacenamiento intracelular Todas las glándulas endocrinas almacenan secreción en mayor o menor medida. Esto se logra en la mayorparte de loscasos,por el almacenamiento intracelular. Hay gránulos secretorios en las células de muchas glándulas endocrinas, en las cuales se almacenan pasajeramente antes de ser secretados. Por ejemplo: las células de los islotes de Langerhans del páncreas, que producen la insulina que regula la concentración de azúcar en la sangre, almacenan suficiente secreción (insulina) para matar a una persona si toda esta hormona se liberara hacia la sangre simultáneamente; porque haría que la concentración de azúcar en la sangredescendierarepentinamente hasta un bajo nivel crítico, incompatible con la vida.
Almacenamiento extracelular Se observa en laglándula tiroides otra forma en la cual puede almacenarse un producto de secreción o su precursor; en este caso, las células que de otra Hanera formarán un acúmulo secretan un depósito extracelular de secreción en el centro del conglomerado;enconsecuencia, la secreciónsealmacena extracelulannente en lo que se llama foliculo (lat. sacopequeño),como se muestra en la figura 7-29 derecha.
Cápsulas, trabeculas y riego sanguíneo Las glándulas endocrinas están cubiertas por una cúpsula de tejido conectivo, que suele emitir prolongacioneshacia la substancia de una glándula, en
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TEJIDOS DEL CUERPO
Fig. 7-29. Esquemas en los cuales se muestra cómo las &tintas clases deglándulas endocrinas y cómo un almacenansecreción ac6rnulo de células puede transformarse en folículo.
Cómo un acúmulo celular puedetransformarse
.
...
en folículo
Capilares
Las células endocrinas suelen secretar hacia los capilares;
forma de trabéculas que dan sostén interno y transportan vasos sanguíneos al interior. Las trabéculas explican el aspectolobulado dealgunasglándulas endocrinas en el corte. Hay abundantes capilares en el delicado tejido conectivo situado entre los cordones o acúmulos de células secretorias (fig. 7-29).
pero, para almacenar la secreción, las cblulas pueden secretar en dirección opuesta
Después el acúmulo se dilata y forma un folículo
monas. directamente en los capilares principales adyacentes; en consecuencia, son la porción endocrina del páncreas. REGULACION DE LA ACTIVIDAD SECRETORIA DE LAS GLANDULASENDOCRINAS
Funciones de las glándulas endocrinas Aunque la mayor parte de ellas elaboran hormonas, es correctollamarendocrinasaunaglándula aunque no elabore una hormona, siempre quesecrete un producto útil hacia el cuerpo. El hígado, por ejemplo, secreta azúcar hacia la corriente circulatoria y por ello puede incluirse en la lista de glándulas endocrinas. GLANDULAS QUE SON SIMULTANEAMENTE EXOCRINAS Y ENDOCRINAS El hígado,comomencionamos,secretauna sustancia útil (azúcar) hacia la sangre. Además, posee un sistema de conductos hacia los cuales secreta bilis. Por ello, es una glándula endocrina y exocrina. El páncreas es aún mejor ejemplo. Nace de una evaginaciónepitelial del revestimientodelintestino la cual se ramifica repetidamente para convertirse en un sistema de conductos, pero también origina dos clases deunidades:serosas,enlascualeslasporciones secretorias siguen siendo endocrinas y conectadas con las ramas terminales en forma de conductos, y grupospequeñosde células,losislotes de Langerhans, que no adquieren luz sino se disponen en cordones y acúmulos irregulares con abundantes capilares. Estos islotesdecélulassecretansus hor-
Al estudiar el sistema endocrino en el capítulo 25 y hormona u hormonas que elabora, nos referiremos a cómo la secreción de cada hormona regulada es dentro de límites estrechos.Sinembargo,paraquienestengancuriosidadacerca de estetemadescribiremosenseguida el mecanismo principal por virtud del cual se regula la secreción de la mayor parte de las hormonas; se llama inhibición por retroafimentación. y explicarcadaglándula
Inhibición por retroalimentación
El nombre retroalimentación se acuñó para designar una disposición por la cual una parte de la salida de un circuito, por ejemplo, en un receptor de radio, regresa hacia su entrada. Al combinar la palabra inhibición con retroalimentación, surgióun nombre que pareció útil para describirmuchosde los mecanismos de regulación que actúan en el cuerpo, en los cuales el producto final de alguna reacción no es retroalimentado hacia la entrada del circuito sino que disminuye el resultado de la reacción. (Esta clase de reacción ya se mencionó en relación con la activación de genes en el cap. 6). Dicho de otramanera,los mecanismosdeinhibición por retroalimentaciónpuedenfuncionardemodoque cuando el producto de alguna reacción comienza a
TEIlDO EPITELIAL
exceder las cifras normales, inhibe inmediatamente la reacción que lo origina. Entonces, al seguirse utilizado el producto, comienzaadisminuiracifras subnormales hasta el grado en que ya no hay producto suficiente parainhibir lareacción,locual automáticamente aumenta su produccicin. Estos mecanismos pueden ser muy sensibles regular, y dentro de límitesestrechos,laconcentraciónenla sangre de diversos productos, entre ellos hormonas y aquellos cuya concentración rigen las hormonas. La noción de inhibición por retroalimentación ayuda mucho a comprender el control de la secreción de la mayor parte de las glándulas endocrinas (y de otros mecanismos de regulación en el cuerpo). Pero, el asunto se complica en relación con las glándulas endocrinas, porque en algunos casos, a veces participan dos o más glándulas endocrinas y sus hormonas en un mecanismo semejante a una cadena, en la retroalimentación que regula la secreción de determinadas hormonas. Por último, las células nerviosas se han añadido a la lista de las que pueden producir hormonas, como se describirá en capítulos ulteriores.
BIBLIOGRAFIA Y LECTURAS ACONSEJADAS La finalidad de este capítulo es describir las diversas disposiciones que adoptan las células epiteliales en las diferentes clases de membranas de cubierta o revestimiento y los diversos tipos de glándulas. Los datos son de carácter general y difícilmente justifican dar bibliografía y otras lecturas que no se hayan mencionado. Se dará más bibliografía pertinente después de estudiar los diversos sistemas del cuerpo, en los cuales nos referiremos a las disposiciones epiteliales en relación con su función en diferentes sistemas. Sin embargo, dado que las uniones celulares explican se más minuciosamente en este capítulo, daremos algunas citas bibliográficas para ampliar los conocimientos.
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Tejido conectivo laxo
En este capítulocomenzamos el estudio de un grupo de tejidos relacionados cuya descripción exige varioscapítulos y que seclasifican bajo elepígrafe generalde tejidoconectivo.Sinembargo,antes de describir el tejido conectivo laxo debemos comentar acerca de las características de los tejidos conectivos en general. Algunas características generales de los tejidos conectivos. Mencionamos en el capítulo l que el tejidoconectivorecibió este nombreporqueconecta otros tejidos y los mantiene unidos. Además, explicamos que esta función y la de soportar peso las logra porque algunas de sus células producen substanciasintercelulares,algunas muy resistentes, y que éstos mantienen unido el cuerpo y le dan su forma. Debe destacarse ahora que los subtipos de tejidos conectivos desempeñan muchasotrasfunciones y que algunos de ellos tienen acción escasa o nula de conexión.Inclusoalgunasvariedades de conexión del tejido conectivo contienen células quedesempeñanotrasfunciones.Paraexplicarbrevemente lo anterior, primero debemos enumerar los grupos principales de tejidosclasificados como conectivos; estos son: 1) tejido conectivo común u ordinario 2), tejidoadiposo (graso), 3) células sanguíneas y tejidoshemopoyéticos 4), cartílago y 5 ) hueso. El tejidoconectivoordinario es muy importante para mantenerjuntaslasestructuras del cuerpo. El tejido adiposo, si bien ocupa algunos intersticios en el tejidoconectivo y en muchossitiosactúa como almohadilla, no tiene granfunción de conexión; su función principal es almacenar grasa para el cuerpo. Los elementos figurados de la sangre (caps. 10 y 11) ylostejidoshemopoyéticos(caps.12 y 13) no tienen funciónalguna de conexión,porlocual se
pone en duda si deban incluirse en el grupo del tejido conectivo o considerarse como una categoría especial (quinta) de tejidos. El motivo de que se consideren subtipos del tejido conectivo es probablemente su origen embrionario. El mesénquima,descrito en el capítulo 6, pudiera considerarse como el tejido conectivo del embrión incipiente y, dado que todos los tejidoshemopoyéticos (y en consecuencialos elementos figuradosdela sangre)sedesarrollana partir de células mesenquimatosas, las dos clases de tejidosguardanrelaciónembriológicacon el grupo del tejidoconectivo. Es patenteque el cartílago, hueso y articulaciones (caps. 14, 15 y 16) tienen papelesde tejido conectivo y de sostén quedependen de lassustanciasintercelulares, por lo cual pueden clasificarse sin reserva alguna como tejidos conectivos. Para explicar las finalidadesdeeste capítulo, deben mencionarse que hay dos clases de tejido conectivo ordinario laxo y denso. El tipodensoconsta casiexclusivamente de sustanciaintercelular, enla cual están incluidas las células que lo produjeron; es muy resistente y forma tendones, aponeurosis, ligamentos y la capa de tejido conectivo de la piel. Nos referimosaestaclase en capítulosulteriores. Sin embargo, el tipo conectivo ordinario laxo está menos especializado y, en realidad, es ejemplo no sólo de todas las clases importantes de substancias intercelulares y células y que las producen, sino también de muchasotrasclasesdecélulasque poseen otras funciones. Se necesitarátodo el capítulo siguiente para describir estas células y explicar sus diversos orígenes y funciones. Por ello, eneste capítulo nos limitaremos a describir las diferentes clases de substancias intercelulares formadas en el tejido conecti-
TEJfDO CONECTJVO LAXO
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Fibra vo laxo, que pueden considerarseprototipos de las Fibras elástica que se observan en otras clases de tejido conectivo. colágenas \ Explicaremos en detalleuna segunda función,muy importante, efectuada por la sustancia intercelular, la de sermedioparala difusiónde nutrimentos y substancias de desecho entre la sangre de los capilares y lascélulas. Además,describiremos elorigen del líquido(llamado líquidotisular) contenidopor la substancia intercelular que permite que ocurra difusión de nutrimentos y productos de desecho. También mencionaremos los factores que regulan la formación y la resorción de este líquido fundamental y explicaremos algunas circunstancias que originanacumulaciónexcesiva. Porúltimo, describiremos las membranas basales situadas entre las estructuras epiteliales o de otra clase, por una parte, y el tejido conectivo laxo con el líquido tisular, por la otra. Sitiosdondehay tejidoconectivolaxo.Tejido conectivolaxo esel nombrehistológico de lo que Fig. &l. Fibras colágenaselásticas enuna preparaciónfresca, los anatomistasmacroscópicos llaman tejido areo- noteñida pordesgarramiento del tejido conectivo laxo. Las lar (lat. espacio pequeño). Se observa en casi todos fibras elásticas sonmásrefrigerantes que las colágenas. lossitioscomo rellenodelgadoentreestructuras corporales en aposición que pueden moverse ligeramente entre sí. Por ejemplo: forma la envoltura expreparación suelen apreciarse terna de losvasossanguíneos,nervios,músculos y tumbrado. En esta aponeurosis. En realidad, se observa entre un núme- dos clases de fibras, como se ilustra en la figura 8-1. ancho y onduladoconsisten ro tan grande de estructurasque un anatomista Las fibras detipomás fibras advirtió que disecar el cuerpo para examinar sus di- enla proteína colhgena y porellosellaman 10 versas partes consiste principalmente en cortar teji- colúgenas; el grosor delas mayoresvaríahasta pm aproximadamente, y consisten en fibrillas coládp areolar. AI parecer, este tejido recibió el nombre de areolar porque cuando se apartan suavemente las genas dispuestas paralelamente. Estas últimas a veestructuras por éI unidas se forman burbujas al esti- ces se observan, por ejemplo, si una fibra se corta y en circunstancias rarlo, lo cual sugiere la presencia de pequeños espa- sedeshilachanlosextremos,pero cios (areolas) que se llenaron con aire al extender el normales 10s extremos de las fibras colágenas no se observan en unaextensión. Lasegundaclase de tejido. fibra que se advierte en preparaciones no teñidas es más angosta que las colágenas, su diámetro máximo ESTUDIO DEL TEJIDO CONECTIVO LAXO EN es de 1 pm, aproximadamente; se llaman fibras el&EXTENSIONES Y CORTES ticas, porque pueden estirarse al hacer tracción y al eliminarla recuperansu forma original, al igual que Extensiones no teAidas lasbandas de cauchoestiradas. En extensiones no teñidas, tienen aspecto más obscuro quelas fibras Parahacerextensiones, se obtienefácilmente te- colágenas (fig. &l), por un mayor índicede refracjido deun animal de laboratorio recién sacrificado ción. (por ejemplo el ratón) al separar la piel y tejido subLas fibrascolágenas no fijadas son blancas enel cutáneo del muslo;entonces puede obtenersetejido examen macroscópico y, en consecuencia, a veces se conectivo laxo del sitio donde estos tejidos se sepallaman fibras blancas; sin embargo, las fibras elástiraron del músculo. Unavezquese ha extirpado, el cas no fijadas son algo amarillas y, por ello, se detejido puede montarse en un portaobjeto en solu- nominan fibras amarillas. ciónsalinaisotónica,desgarrarse y cubrirsecon Caracteristicas de la colágena. Por serlacolágecubreobjetos.Con el MF corriente no seobtiene na una proteína muy resistente, su abundancia en la mucho contraste, perose observanmásdatos si el carnelahace dura.Sinembargo, si la colágenase diafragma del condensador se baja másde lo acoshierveenagua, se hidratayconvierte en gelatina
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TEJIDOS DEL CUERI’O
Fig. 8-2. Microfotografía deuna extensión de tejido areolar teñida conresorcina fucsina, hematoxilina de Weigert y eosina. Adviértanse las fibras colágenas onduladas (c), las fibras elásticas arborescentes (e) y los núcleos de fibroblastos
m.
blanda; éste es el motivo de que las carnes muy duras (ricas en colágena) sean más suaves al cocinarlas en estofado durante largo tiempo. La colágena tambiénpuede convertirse en cuero por digestióndel epitelio depielesde animales para después tratar al tejido conectivo denso restante con agentes curtidores que tornan a la colágena aún más resistente a los cambios químicos. Antes de la Segunda Guerra Mundial,lasquemaduras de lapiela menudo se trataban con pinceladas de ácido tánico, que prácticamentecurtíalacolágena de laquemadura hastaformar un revestimientocomparativamente impenetrable. Sin embargo, este tratamiento sedescartó aldescubrirse que lospacientesa menudo absorbían tanto ácido tánico de la región pincelada quelesionaban sus hígados.Además,los estudios histológicosdemostraronque el ácido tánico podía penetrar tan profundamente en la región quemada de la piel queaumentaba el dañocausado por quemadura. Flexibilidaddel tejido conectivo laxo. A vecesse supone en forma simplistaqueestapropiedad, que se advierte también en el tejido subyacente a la piel, depende principalmente delas fibras elásticas. Pero casi siempre sedebea quelas fibrascolágenasno
son rectas como se observa en los tendones y siguen un trayecto más ondulado, de modoque el tejido puede estirarse ligeramente sin que se pongan tensas las fibrascolágenas. En consecuencia,lasfibras colágenas limitan el grado de tensión del tejido conectivo laxo. Por otra partelasfibraselásticas, que suelen ser rectas, se distienden por la mayor parte de los movimientos y , por ello son importantes para que el tejido vuelva a su sitio original al eliminar la fuerzade tracción. TINCION DE FIBRAS COLAGENAS, ELASTICAS, Y RETICULARES EN CORTES HISTOLOGICOS
Extensiones teñidas A menos quese utilice microscopio de fase en material no teñido no pueden advertirseadecuadamente células y otros datos característicos del tejido conectivo laxo. Sin embargo, las extensiones pueden fijarse y teñirse. En la figura 8-2 se muestra parte de una extensión teñida para demostrar fibras elásticas y seapreciaque,adiferencia de lasfibrascolágenas, las elásticas son ramificadas. Además, al
TEJIDO CONECTIVO
emplear el colorante se descubren los núcleos de muchas células esparcidos en la substancia intercelular; pertenecen principalmente a fibroblastos, las Células que producen lasfibraselásticas y colágenas del tejidoconectivo laxo; estas células,al igual que la estructurafina de las fibras que producen, se describirán en el capítulo siguiente. Fibrascolágenas. Se tiñen de rosa encortes con H y E. Cuando es importante diferenciar entre las fibras colágenas y otros componentes (por ejemplo, fibras musculares) que también se tiñen de rosa con la eosina, a veces se emplean otros métodos de coloración(los de uso corrienteincluyen los de Mallory, Van Gieson y Masson). Se puede diferenciar a las fibrascolágenas de las reticulares (véase más adelante) por la coloración con el PAS, porquelas fibras .colágenas, a diferencia de las reticulares,no se tiñen con esta reacción. Fibras erasticas. Captanmuy poca eosina y en cortes teñidos con H y E no pueden diferenciarse de otras clases de fibras intercelulares. La escasa coloración depende de que la elastina tiene concentración comparativamente baja de aminoácidos polares. Sin embargo, en la pared de algunas clases de vasos sanguíneos hay elastina en forma de fibras bastante grandes y capas (lúrnims)que suelen tener grosor suficiente para ser refringentes y teñirse de color rosado en cortes con H y E. Para demostrar fibraselásticas en el tejidoconectivoordinario es menester emplear coloraciones selectivas, por ejemplo, orceína o resorcina-fucsina (fig. 8-2). El aspecto de las fibras colágenas y elásticas en micrografíaselectrónicas se describirá alhablar de la composición y formación de las fibras en el capítulo siguiente. Fibras reticulares. Son fibras muy delicadas y ramificadas típicamente dispuestas en redes delicadas, lo cual explica su nombre (lat. rete, red). Los intersticios de las redes suelen tener dimensiones tales que mantienen en su sitio las células individuales (fig. 8-3). Sin embargo, las fibras reticulares no son un componente muy constante del tejido conectivo laxo. Pero adquieren importancia donde el tejido conectivo laxo guarda relación concapilares, nervios o fibrasmusculares; en los tejidos hemopoyéticos, en los cuales lasfibras reticulares brindan sostén a células libres aisladas, y en algunas glándulas como el hígado, en las cuales se necesita un sostén delicadopara las células secretorias. Además suelen observarse fibras reticulares en número importante en relaciónconlasmembranas basales (descritasalfinal de este capítulo) entre el epitelio y el tejido conectivo laxo de sostén. En consecuencia, describiremos brevemente la composición química y las ca-
LAXO
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Fig. 8-3. Fibras de un gangliolinfáticoteñidas con la técnica de ácidoperyódico y plata.(Cortesía de Y. Clermont.)
racterísticas especiales de tinción de estas fibras. Las fibras reticulares no se identifican en cortes con H y E. Se demuestran fácilmente por técnicas de impreg~nación argéntica que permiten diferenciarlas de las fibras colágenas porque se tiñen de negro, en !.anto que las colágenas se tiñende color amarillo a castaño pardo pálido. La técnica de impregnación argénticaconsiste en tratar inicialmente el tejidocon una solución de una sal reducible de plata y después con un agente reductor, el cual actúa 'de manera análoga al revelador utilizado para negativos fotográficos, pues convierte la sal de plata en plata metálica, con el resultado de que los componentes (como las fibras reticulares) que captan la sal de plata se tornan negros. Como 1a.s fibras reticulares se tiñen de manera distintaalascolágenascon las técnicas de impregnación argéntica, se supuso que diferían en composición. Sin embargo, al estudiarlas con ME se descubrió que mostraban la misma periodicidad (nombre que significa un modelo repetido como se explica en el capítulo siguiente) que las fibras colágenas y esta observaciónindicó una estructura molecular idéntica a la de la colágena.También se advirtió con MF que las fibras reticulares, sise presentaban en cantidad suficiente, se teñían positivamente con la técnica del PAS, lo cual sugirió que contenía glucoproteína o guardaban relacióncon la misma. Ade-
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TEllDOS DEL CUERPO
Fig. 8 4 . Micrografíaselectrónicas en l a s cualesse observan fibras retidares del bazo de un ratón en corte tangencia1 ( X 65 000) y en cortetransversal ( X 105 @O), (cingulo superior izquierdo) después de impregnación del tejido con plata. Obsérvese que el preciestá pitadoelectrodensodeplata situado principalmente en la cubierta de la fibra. Las áreaspálidas, no teñidas, delafibrason fibrillas colágenas. (Snodgrass M. J . Anat.Rec., 187:191, 1977.)
más, se apreció por estudios químicos que las fibras COMPONENTE AMORFO DE LA SUBSTANCIA INTERCELULAR DEL TEJIDO reticularesteníanunaconcentracióncomparativaCONECTIVO LAXO mente alta de carbohidratos (4 por loo),aproximadamente 10 veces la de las fibras colágenas. Sin emDelestudiodeltejido conectivolaxoporcualbargo, al parecer este polisacárido se presenta como revestimiento de las fibras reticulares, lo cual explica quier método, sededuce claramente que las células que se tiñan con las técnicas de impregnación argén- y lasfibras deben estar enun medio acuoso, pues se tica. Las fibras reticulares del bazo teñidas con una de otra manera las célulasmorirían.Porello, técnicaargéntica en cortes tangenciales y transver- postuló que estaban incluidas en un líquido llamado sales (fig. 8-4) demostraron que la plata se deposita liquido tisular (o extracelular) que provenía de la por loscapilaresadyacentes. en laperiferia de lasfibras,lo cualindicaque las sangrequecirculaba fibras reticulares se tiñen de manera distinta a las co- También se comprobó que el volumen de este líquilágenas a causa de su revestimiento. Antes de hacer do enel tejidoeraregido por el equilibrioentre la lo largo de los las observaciones mencionadas, se consideraba que las presión hidrostática de lasangrea capilares y la presión osmótica del plasmasanguífibras reticulares estaban formadas por una proteína como explicaremos en detalle. (reticulina)diferente de lacolágena. En la actuali- neodentrodeellos, Sin embargo,sedesconocía y aún nosiempreredad, se acepta que la sustancia deuna fibra reticucuerda,queestelíquidotisular(extracelular) en su lar es en realidad colágena. Sin embargo, lasfibras reticulares son diferentes, pues tienen menor calibre /mayor parte se mantiene en su sitio en el tejido coy poseenun revestimiento de glucoproteína y pro- nectivo laxo por algo semejante a un gel blando. Se necesitó mucho tiempo para comprobar la presencia teoglucanos. Los fibroblastosprobablementeelaboran fibras de este componente particular, y más aún para coreticulares enel tejido conectivo laxo. Sin embargo, nocer sus característicasquímicas. En realidad,la hay datos de que en los tejidos hemopoyéticos estas composición de este material ha sido tema de gran parte de las investigaciones actuales, y mucho de lo fibras pueden serformadas por lasquesehanIlaeneste capítulo comado célulasreticulares, descritas en los capítulos quesesabesedescribirátanto mo en los siguientes, acerca del tejidoconectivo. 12 y 13.
TEIID0 CONECTlVO LAXO
Evolución de losconocimientos. El primerdato se obtuvo en 1934,cuando S. Bensleyefectuó un experimento: inyectó una pequeña cantidad de líquidoconalgunosparameciosvivos enel tejido conectivolaxo,lo cual produjo una ampolla. La autora extirpó esta ampolla y observó que los paramecios se movían enérgicamente en la ampolla pero permanecíancircunscritosaella;alacercarsealos bordes chocaban con algo invisible. Además, la ampolla de líquidopermanecíaduranteciertotiempo integra lo que indicó claramente que estaba rodeada por algo. Como resultado de estas observaciones y de otrasmás,sededujoquedebíahaberalguna substancia, por más amorfa que pareciera, entre las fibras del tejido conectivo laxo, que se llamó substancia fundamental; después se acostumbró llamarla componente amorfo de la substancia intercelular (a diferencia de los componentes fibrosos) y, como veremos ello tiene gran importancia para las funciones del tejido.Sinembargo,con elfinde explicarpor quées importante,primerodebemosdescribirla estructura del tejido conectivo laxo según se advierte al estudiar cortes histológicos. ESTUDIO DE LAS SUBSTANCIAS INTERCELULARES DEL TEJIDO CONECTIVO LAXO EN CORTES HISTOLOGICOS Esto es másdifícil de lo quepudiera suponerse, pordosmotivos. En primerlugar, el tejido areolar está dispuesto tan a menudo enel cuerpo en capas delgadas entre otras estructuras que un corte al azar por lostejidoscorporales lo secciona y descubre dónde está más o menos prensado entre las estructuras que separa. En el tejido adiposo, por ejemplo, hay pequeños tabiques, del tejido conectivo laxo que dividen el tejido adiposo en lóbulos (una separación de esta indole está marcada como tabique de tejido conectivo en la fig. 9-14). Estos tabiques casi siempre se cortan de modo que tienen el aspecto de capasdelgadas que nomuestran mucha substancia paraestudiomicroscópico. En segundo lugar,para cortarlostejidosprimero deben fijarse y deshidratarse.Dado queel componenteamorfo dela substanciaintercelularcontieneprincipalmentelíquido que se mantiene en su sitio con substancia comparativamente escasa, los espacios que contienen el líquido durante la vida tienden a colapsarse cuando se extrae este duranteladeshidratación. A s í pues, lo que se observa en cortes de casitodaslascapas delgadasde tejidoconectivolaxo es una imagen muy contraída y deformada de lo que había en vida del sujeto. Sin embargo, en algunos sitios corpora-
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les hay depósitos de tejido conectivo laxo que tienen un sostén suficientementefuerteparaimpedirla contracciónexcesiva al fijarlos y deshidratarlos, aunque se elimine el líquido en la substancia intercelular amorfa. En estossitios, quedan los espacios ocupadospor el componenteamorfoperoparecen vacíos. Segúnnuestraexperiencia,eltejido conectivo laxosituadodirectamenteporabajo dela cubierta epitelial dela piel es el sitioadecuadoparadescubrir tejido conectivo laxo que no ha experimentado contracción excesiva, como se advierte en la figura 7-1, que debe consultarse de nuevo.Además,dado que este tejidoconectivolaxo está situadoinmediatamentedebajo de lacapa de epitelioplano, estratificado, queratinizado, es fácil descubrir los sitios donde se observa adecuadamente. Como se aprecia en la figura 7-1, una característica del tejido laxo ordinario en este sitio es que posee capilares sanguíneos y linfáticos. Alrededor de estos vasos se observan fibras colágenas onduladas entre las cuales hay espacios aparentemente vacíos. En vidadel sujeto, estos espacios están ocupados por el componente amorfo del tejido conectivo laxo, cuyo ingrediente principal esel líquido tisular que exuda de los capilares sanguíneos. En cortes habituales, teñidos con H y E no hay rastro alguno de la substanciaamorfaconcarbohidratos que durantela vida conserva el líquido tisular en los espacios que existen entre las fibras intercelulares. ADELANTOS ULTERIORES DE LOS CONOCIMIENTOS ACERCA DEL COMPONENTE AMORFO DE LA SUBSTANCIA INTERCELULAR
Por la fecha enque Bensley dio a conocer los resultados de sus experimentos con paramecios, se hizo otro descubrimiento que resultó importante. En 1928, Duran-Reynals advirtió que alinyectar en la piel del conejo un extractopreparado del testículo de un animal infectado por determinada enfermedad, ésta se extendía muy rápidamentepor el tejido conectivo del sitio de inyección. Estudios ulteriores demostraron que la propagación rápida no dependía obligadamente del agentepatológico, pues se descubrió que el extracto de tejidotesticularnormal tambiénhacía que un coloranteinyectadosimultáneamente en el tejido conectivo de la piel difundiera rápidamente(fig. 8-5). Fundándose en estos experimentos, Duran-Reynals postuló que había un factor de difusión que podía extraerse del tejido testicular. Durante muchos años, siguió siendo un misterio este factor de difusión. Mientras tanto, Meyer estaba investigando las características químicas de las subs-
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TEJIDOS DEL CUERPO
Fig. 8-5. Demostración del efecto del factor de difusión(hialuronidasa) del extractotesticularsobre la magnitud dela difusión del coloranteinyectado en el tejido conectivo laxo (aponeurosis superficial). Se practicóinyecciónsubcutánea en estarata en dos sitios; 1) consoluciónsalina y tintachina como marcador (sitio dorsolateral) y 2) con extracto acuoso de testículos de rata que contenía tinta china (sitio dorsal). Adviértase que el marcador se ha extendido más ampliamente enel sitio dorsal debido al factor de difusión del extractotesticular.(Cortesía de W. Harris.!
tancias intercelulares, entre ellas la substancia amorfa del tejidoconectivolaxo.Identificó que el componente principal de la substancia fundamental era en esencia,polisacáridos quese llamaroninicialmente mucopolisacáridos ácidos. A s u debido tiempo, se descubrió que uno de ellos era una substancia llamada ácido hialurónico, que describiremos en detalle. Hialuronidasa. Al continuar investigación la sobre los mucopolisacáridos se despejó la incógnita del factor de difusión. Meyer descubrió que algunas clases de bacterias producían una enzima que tenía la facultad de despolimerizar el ácido hialurónico, y la llamó hialuronidasa. Después, se comprob6 que esta enzimaproducía el efecto de difusión de los extractos testiculares. Al despolimerizar el ácido hialurónico en la substancia fundamental, eliminaba el obstáculo principal para la propagación de partículas o substancias en disolución por las substanciasintercelulares del tejidoconectivolaxo.Como consecuencia de esta observación,durante algún tiempo se utilizó la enzima químicamente para facilitar la difusión y la absorción de algunos fármacos inyectados,particularmenteanestésicoslocales. Sin embargo, esta costumbre se descartó porque puede hacer que los anestésicos localesdifundandemasiadoampliamente y afecten de maneradesfavorable al cuerpo.
concentracióncomparativamentealta de líquidotisular que representa la fase acuosa del gel. Despuésde comprobar que lasubstanciafundamental está formada esencialmente de polisacáridos, se dio el nombre de mucopolisacáridos ácidos a estas substancias. El prefijo muco se adoptóporqueera de uso corrienteparadenotarsolucionesviscosas que guardabansemejanzafísicacon el moco. Los polisacáridos de la substancia fundamental se Ilamaron ácidos porque estaban formados por grupos de carbohidratos que tenían carácter principalmente átido. Aún se emplea en alguna medida el nombre de mucopolisacárido,particularmenteporque sedescubrió que algunasenfermedades se caracterizaban portrastornos de la producción de estoscompuestos por las células que los sintetizaban, por lo cual este grupo de alteraciones se llamaron rnucopolisacaridosis (gr. -osis, proceso, a menudo patológico). Sin embargo, al dilucidarse el carácterquímico de los mucopolisacáridos ácidos, se idearon y adoptaronnombresbioquímicosmásexactosparaestas substancias (ver más adelante). Se descubrierondos clases de mucopolisacáridos ácidos con la diferencia importante de que unos estabansulfatados y otrosno. Se comprobóquela variantenosulfatada del tejidoconectivolaxo era ácido hialurónico. Launidadde disacárido repetida en estepolisacáridoparticular es N-acetilglucosamina unida a ácido glucurónico. La cadena de polide lamolécula de ácido Nocionesactualessobreelcomponenteamorfo de sacárido,noramificado, hialurónico (un extremo de la cual está unido a un lasubstanciaintercelular del tejidoconectivolaxo péptidopequeño) es muylarga y en soluciones La substancia fundamental en la cual están acuosas se enrolla o repliega sobre sí misma de modoquealcanzadimensionesmolecularesenormes, incluidas las fibras y células del tejido conectivo laxo se considera un gel viscoso semilíquido; consiste de 400 nanómetros.Además, se considera que las hialurónico se entreen macromoléculas, principalmente polisacúridos, y en macromoléculas de ácido
TElIDO CONECTIVO LAXO
mezclan con macromoléculas hermanas para formar una red molecular, cuyos intersticios están ocupados por líquido tisular que actúacomo la fase acuosa del gel. Como describiremos, hay un límite máximo del volumen del líquido tisular que puede actuar comocomponente del gel, de modo que el exceso de líquido tisular debe acomodarse en forma de depósitos de líquido libre enel interior del gel.
Nueva nomenclatura Glucosaminoglucanos. El ácidohialurónico en la actualidad se clasificacomoglucosaminoglucano (-glucano es nombre que significa polisacárido). La raíz glucosamino denota que la molécula de polisacáridoconsiste en disacáridosrepetidos, cadauno de los cuales consiste en ácido hialurónico ligado a un aminoazúcar (hexosamina). Glucosaminoglucanossulfatados. Losquese llamaronmucopolisacáridosácidos se clasificaron en dos grupos, los no sulfatados (ácido hialurónico) y los sulfatados. Como se ha vuelto costumbre llamar alosmucopolisacáridosácidos glucosaminoglucanos, estos últimos hoy se llaman glucosaminoglucanos sulfatados. Hay cuatro clases de glucosaminoglucanos suifatados; se presentan en proporciones relativas diferentes en los componentes amorfos de los diversos tejidos conectivos, entre ellos las variedades densas del tejidoconectivoordinario y tambiéncartílago y hueso, Además de poseer líquido tisular que brinda un medio para la difusión, los glucosaminoglucanos pueden tener la función adicional de sostén porque algunos de ellos son geles muy firmes. Ampliaremos el tema al describirlostejidos en los cuales tienen un papel importante (particularmente el cartílago) y aquí solamente las enumeraremos porque se presentan en concentracióncomparativamentebaja enel componente amorfo del tejido conectivo laxo. Estos son; 1) sulfato de heparano, químicamente semejante a laheparina(descrita en el capítulo siguiente) pero menos sulfatado, que guarda cierta semejanza con el ácido hialurónico en composición, pero parte de su glucosamina está sulfatada y acetilada; 2) condroitin-4-sulfato y 3) condroitind-sulfato que se caracteriza por una unidad de disacárido que consiste en N-acetilgalactosamina y ácido glucurónico, y 4) sulfato de dermatano, que tiene una unidad repetida de disacárido que contieneN-acetilgalactosamina sulfatada y ácido hialurónico. Así con excepción del ácidohialurónico,todos los glucosaminoglucanos dela substanciafundamental son sulfatados. Proteoglucanos. En circunstanciasnormales, casi todos los glucosaminoglucanos que nosonácido
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hialurónico(estoes, los sulfatados) están unidos a proteínasyformancomplejosllamados proteoglucanos. Difieren de las glucoproteínas (que se presentan en cantidad pequeña en la substancia fundamental) porque siempre contienen unidadesde disacárido que se repiten en formaregular, en tanto que las fracciones de polisacárido de las glucoproteínas consisten en varios monosacáridos diferentes que no están dispuestos en forma de grupos de disacáridos repetidos. La estructura de losproteoglucanos es compleja y se explicaminuciosamente al describir la matriz de cartílago (cap. 16). Lo importante aquí es que el hablar de proteoglucanos se denota un complejo macromolecular, gran parte del cual consiste en glucosaminoglucanos sulfatados. Aunque la cadena de polisacáridos del ácidohialurónicoestá unida a un péptido, el ácido hialurónico no se clasifica como proteoglucano.
Tinción de los glucosaminoglucanos Los glucosaminoglucanos sulfatados son los suficientementeácidos (aniónicos) paracaptaralgo de hematoxilina en los cortes teñídm con H y E, como se advertirá al estudiar el cartílago. Sin embargo, la concentración de glucosaminoglucanos sulfatados es demasiado baja en la substancia fundamental del tejido conectivo laxo para Iograr su coloración eficaz conhematoxilina.Debenemplearseotrosmétodos para demostrar los glucosaminoglucanos no sulfatados, esto es, el ácido hialurónico. Incluso con estos procedimientos, sigue siendodifícil teñir el ácido hialurónicoporque su masa es demasiadopequeña en relación con el espacio voluminoso que abarcan sus moléculas; en consecuencia, se diluye mucho en los cortes ordinarios. Suelen emplearse métodos especiales para fijar cantidades suficientes que permitan su tinción de los cuales tres son de uso corriente. En el primero se emplean colorantes básicos (catiónicos) con afinidad particularmente alta para los sitiosácidos (aniónicos),porejemplo, el colorante de talocianina cúprica, azul alciano. Como alternativa, pueden emplearsecolorantesmetacromáticos (gr. meta, después de; chroma, color) que tiñen los glucosaminoglucanos de colordistintoqueelcolorante mismo. Por ejemplo: el azul de toluidina da a los glucosaminoglucanoscolorpúrpura(que se supone depende del acúmulo intimo de las moléculas de colorantealabsorberse en sitiosaniónicos muy cercanamenteespaciados). Un tercermétodopara descubrirglucosaminoglucanos, el del hierro coloidal de Hale, es un procedimiento en dosetapas fundado, en primer lugar, en la conjugación especí-
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TEllDOS DEL CUERPO
fica de hierro férrico coloidal a los grupos aniónicos de los glucosaminoglucanosa pH bajo, seguido de un método normal de coloración para hierro. A diferencia de las glucoproteínas, los glucosaminoglucanos y los proteoglucanos no son PAS positivos. Ello depende de que los grupos 1,2-glicol de los ácidoshexurónicos necesitan mucho mayor tiempo para ser oxidados en aldehído por el ácido peryódico que el tiempo que suele emplearse en el procedimiento del PAS. Por ello, puede diferenciarse histoquímicamenteentre las glucoproteínas y los glucosaminoglucanos enel componente intercelular amorfo del tejido conectivo. Las glucoproteínasno tienen predominio de grupos ácidos (aniónicos),por lo cual no muestran la coloracióncatiónica ni la metacromasia de los glucosaminoglucanos. Sin embargo, con la técnica de PAS apenas se descubren enla substanciafundamental, que las tiñe de color magenta muy pálido.
quido alojado dentro de una célula se llama intracelular, y el que está entre las células y los capilares se denomina líquido tisular, intercelular o extracelular. Como señalamos el líquido tisular baña las substancias intercelulares del tejido conectivo y es retenido en el componente amorfo por las cadenas moleculares de glucosaminoglucanos, que están enmarañadas con las de las moléculas adyacentespara formar una red más o menos entrelazada con grancapacidad para retener líquido tisular en los intersticios. Sin embargo, entre el territorio amplio ocupado por las moléculas de glucosaminoglucanos, hay conductos tortuosos por los cuales puede pasar líquido tisular con las substancias en disolución;estos conductos permiten una circulación limitada del líquido tisular a través de la tramamacromolecular y al circular en estos sitios probablemente haya algo de intercambio de líquido entre el retenido en la malla y el relativamente libre que circula con lentitud por los conductos. Importancia del componente amorfo de las Diferencia entre la circulación de líquido tisular y substancias intercelulares la difusión a través del líquido tisular. El líquido tiEn primerlugar, la capacidad del componente sularcircula por los conductos. Sin embargo, las amorfo para retener volúmenes comparativamente substancias de pesomolecular alto, cuando se pregrandes de líquido tisular brinda un medio ade- sentan, hallan pocosconductos de diámetrosuficuado para la difusión de los nutrimentos y el oxí- cientemente grandes para pasar por ellos y, en consegeno de los capilares a las células no situadas direc- cuencia, deben seguir una ruta larga eindirecta. tamente al lado de ellos. Además, brinda un medio Además, puede experimentar efectos de fricciónal para la difusión de los productos de desecho del me- acercarse a las paredes de los conductos, y el tabolismo celular, en dirección opuesta y su transpor- progreso también pudiera ser impedido por la distrite hacia los capilares sanguíneos y linfáticos para ser bución de las cargas eléctricas y la forma general de eliminados en otros sitios del cuerpo. En segundo las moléculas. Como consecuencia de tener que palugar, la cantidad relativa de las substancias interce- sar por este laberinto molecular, las partículas de la indole de bacterias y virus infectantes y muchas lulares amorfas particulares sean ácidohialurónito o proteoglucanos,aisladamente o en combinación, otras substancias de peso molecular alto no circulan rigenen gran medida el carácterhistológico de las fácilmente (sin ayuda) por la substancia fundamendiversas clases del tejidoconectivo del cuerpo. Por tal. Las substancias de peso molecular bajo, iones y ejemplo;las células de los diversos tipos de tejido conectivo, incluidos cartílago y hueso, difieren entre gases que están en &solución enel líquido tisular sí en particular en la cantidad y la clase de glucosa- pueden circular fácilmente por los conductos. Ademinoglucanos que sintetizan y secretan. En tercer más, difunden fácilmente en el líquido tisular contelugar, la cantidad relativa de componentes amorfo nido en la malla molecular de glucosaminoglucanos. en el tejida conectivo parece guardar relación con el De manera análoga, algunas substancias difunden a envejecimiento. En el feto y el neonato es compara- través del citoplasma de las paredes capilares. Sin tivamente abundante en relación con la colágena y embargo, el líquido tisular mismo sale de la sangre la elastina; la proporción relativa disminuye duran- en los capilares casi exclusivamente por hendiduras te la vida, como puede advertirse particularmente delicadas entre las células endoteliales de laspareen la piel, pues el tejido conectivo de ésta adelgaza des,. Edema. Como veremos, en diversos estados fiy se arruga gradualmente con los años. En consecuencia, el médico, al preguntar la edad al paciente, siológicosalterados el índice de producción del líquido tisular excede su capacidad de resorción, por tendrá la prudencia de mirarle sus manospara lo cual se acumula en el tejido conectivolaxo, y comprobarla. Relación que guarda el líquido tisular con los glu- causa hinchazón. Cualquier exceso importante hace cosaminoglucanos del tejidoconectivolaxo. El lí- que haya más líquido tisular en el material amorfo
TEIID0 CONECTIVO LAXO
delquepuede ser acomodado por la red molecular de glucosaminoglucanos; y se produce un exceso de líquidotisularlibre en lasubstanciaintercelular, que se llama edema (gr. oidema, hinchazón). Desde el punto de vista clínico, el edema se descubre al hacer presión suave pero firme con los dedos en la piel donde se sospecha que haya exceso; si el contenido de líquido tisular es normal enel tejidoconectivo subyacente,alquitar los dedosel sitio deprimido vuelve rápidamentea s u posiciónnormal;cuando hayexceso de líquidotisular,permanecela huella deldedo (de dondeel nombre de edema "en lienzo htimedo") durante bastante tiempo. Ello depende de que la presión digital ha expulsado el líquido tisular libre de la región hacia los tejidos adyacentes. Si no hay exceso de líquidotisular,se desplazaría muy pocolíquidolibreparaqueocurriera loanterior, pues si se comprime un tejido enel cual el líquido tisular,paratodos los fines,estácontenidodentro delaredde glucosaminoglucanos, el líquido no es desplazado de manera importante por la presión de estamagnitud. El volumen de líquidotisular quese acumula en el tejido conectivo varía en relación con el subtipo del mismo. Algunos tejidos, por ejemplo, el conectivo laxo o el adiposo, ofrecen poca resistencia a disgregarse, en tanto que otros, como el tejido conectivo denso (por ejemplo, enun tendón) resisten a la dilatación. En la mayor parte de los sitios el edema tiende aserautolimitado,porquecuanto másse hinche un tejido tanto mayor será la resistencia a la distensión ulterior. Describiremoslascausasprincipales de edema, peroprimero es menesterexplicar la producción y la absorción normales de líquidotisular. Formación y absorción del líquidotisular Como se explicaminuciosamente en el capítulo 19, la sangre del corazón esimpulsada agranpresión por las arterias,tuboscon paredesresistentes que se ramifican para llevar sangre a todas las partes del cuerpo. Las arterias disminuyen gradualmente de calibreconformeseramifican y por último terminan en tubos muy delgados llamados arteriolas con luz angosta y paredes comparativamente gruesas.Las arteriolas disminuyen la presión como laboquilla deunamanguera que, si se ajusta, permite sólo el paso de una corriente suave, a presión baja. Las arteriolas desembocan en lechos capilares, de manera que la sangre en los capilares está a presión muy baja en comparacióncon la arterial.Los lechoscapilaresconsisten en tubosanastomosados
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de pared delgada que drenan en vénulas, las cuales, a su vez, desembocan en venas que llevan de nuevo la sangre al corazón. La estructura fina de capilar y otros vasos sanguíneos se explicará endetalle en el capítulo 19. Aquí bastaimaginar un solo capilar quesigue un curso curvoatravés del tejidoconectivolaxo,como el principal enla figura 7-1, y el que se observa enla figura 8-6. La pared de un capilar consiste, en esencia, en una capa de células epiteliales planas (como las mostradas en la fig. 7 - 4 , que sedesarrollana partir delmesénquima y se llaman células endotelides. El citoplasmadecadacélulaendoteliales muy delgado, de modo queel núcleosobresale de manera muy semejante a como lo hace la yema de un huevo frito (fig.7-4). Los bordes de lascélulas endoteliales, si biense hallan siempre en intima aposición, estánunidos aquí y alláporunionesde tipoocluyente(fasciaocluyente).Excepto en algunaspartes del cuerpo (porejemplo,encéfalo)estas uniones estrechasnorodeancompletamentecada célula endotelial sino son discontinuas, lo cual deja delicadas hendiduras potenciales entre los bordes de las adyacentes donde no hay uniones estrechas. Sin embargo, estashendiduras son muy angostas, de modo que sólo permitenel paso deagua ycristaloides y gasesen disolución. En circunstancias normales, no tienen anchura suficiente para permitir la salida de lasmacromoléculasvoluminosasquese presentan en el plasma sanguíneo, por lo cual escapamuy poca proteína. Aquí, tenemos que explicar por qué la competenciaentredosclases diferentesde presiónocasiona que el liquido tisular exude a través de estas hendidurasdiminutas enun extremo del capilar y se introduzca por lasmismasen el otro. Las dospresiones que participan son: 1) hidrosthtica 2) osmótica . Comoseñalamos, la sangre llega aloscapilares desde las arteriolas con presión hidrostática comparativamente baja, puesde otra maneraestallarían sus paredes delicadas. Sin embargo, hay cierta presión. En segundo lugar,lasangre es algoviscosa, nosóloporquecontiene células sinotambién porqueel plasmaposeemacromoléculas de proteínas y, en consecuencia, es una solución coloidal. Como consecuencia de la viscosidad, la sangre experimenta cierta resistencia al fluir por los capilares angostos y, por ello, la presión hidrostática a que está sometida disminuye uniformemente al pasar del extremoarterial de un capilar al extremovenoso. Así la presión hidrostáticaque tiende aexpulsar agua a través de las hendiduras diminutas entre las células endotelialesadyacentes,delaparedcapilar
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TEJIDOS DEL CUERPO Fig. 8-6. Esquema enel cualse ilustracómo el líquido tisular es formado por los capilares y absorbido por capilares y linfáticos. Las proteínas de la sangre se representanpor círculos pequeños y los cristaloides de la sangre y el liquido tisular comopuntos. En circunstanciasnormales, m u y poco coloideescapa de los capilares, y el que lo hace vuelve a la circulaci6n por los linfáticos.
linfatico (también ayuda a eliminar líquido tisular)
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disminuye cada vez más a lo largo de este conducto. En segundo lugar, las macromoléculas proteínicas enel plasma sanguíneo producen presión osmótica. Estáplenamente comprobado,porejemplo, quesi el extremo ancho de un embudoinvertido se cubre con unamembranasemipermeable(quepermite el paso del agua y substancias de peso molecular bajo pero no de macromoléculas proteínicas), la albúmina de huevo(solucióncoloidal de proteína)colocada enel embudo,porvirtud delapresión osmótica, atraerá agua a través de la membrana semipermeable contra lafuerzadela gravedad. E1 plasma sanguíneo actúa como la albúmina de huevo al producir presión osmótica y, por ello, siempre atrae liquido tisularhacialoscapilares contra lafuerzadela presión hidrostática. Sin embargo, como se muestra en la porción izquierda de la figura 8-6, en el extremo arterial de los capilares la presión hidrostática es mayor quelapresiónosmóticadelplasmasanguíneo
y, en consecuencia, seexpulsaagua
(líquido tisular) a travésde las hendiduras entrelascélulasendoteliales para convertirse en líquido tisular. Pero, en el extremovenoso del capilar, la presiónhidrostática ha disminuido a cifras algo inferiores a las de la presiónosmóticaproducidaporloscoloidesdela sangre, de modo que vuelve a ingresar agua (líquido tisular)alcapilar(porciónderecha de lafig. 8-6). Ello, claro está, produce circulación del líquido tisular por los conductos delaredde glucosaminoglucano enla substanciafundamentalcircundante.
Algunas causas básicas de edema Obstrucción del retorno de la sangre venosa. Como se aprecia en la figura 8-7, A , si el drenaje venoso de los capilares presenta obstrucción, aumenta la presión hidrostática a todo lo largo delos capilares afectados de modo que se produce más líquido tisu-
TE11DO CONECTIVO LAXO
lar,y, al propiotiempo, en el extremovenoso se absorbe menos (o nada) porque la mayorpresi6n osmótica dentro del capilar en el extremo venoso ya no basta para vencer la mayor presión hidrostática intracapilar (fig. 8-7, A ) . Este estado puede presentarse en una zona más o menoslocalizada porque las venas que drenan esta parte del cuerpo se obstruyen, o puede ser generalizado cuando el corazón enfermo se torna incapaz para impulsar sangre hacia el sistema arterial tan rápidamente como la recibe del sistema venoso. Obstrucción linfática. Como se muestra en la figura 8-7B,loslinfáticos obstruidos puedencausar edemapordosmotivos. En primerlugar,nodevuelven la cantidad acostumbrada de líquido tisular al sistema venoso. En segundo lugar, los linfáticos obstruidos no pueden drenar la proteína sanguínea segúnescapanormalmente de los capilaressanguíneos; en consecuencia, el líquido tisular posee cada vez más proteínas, lo cual aumenta lapresión osmótica de modo que la presión diferencial entre la osmótica en el líquido tisular y el extremo venoso de loscapilaresdisminuyeprogresivamente, demodo quedisminuyemásymás el líquidotisularque vuelve a la sangre en el extremo venoso de los capilares. Esta clase de edema se observa en forma impresionante en una enfermedad tropical llamada elefantiasis, en la cual los parásitos pueden invadir y obstruir los linfáticos de partes del cuerpo, que en consecuencia se hinchan mucho. Proteínas insuficientesen el plasmasanguíneo. Como se indica en la figura 8-8A, si hay muy pocas proteínas en el plasma sanguíneo, la presión osmótica en los extremos venosos de los capilares es demasiado baja para atraer el líquidotisular producido en los extremos arteriales. Este estado puede generarse si se pierden proteínas plasmáticas del cuerpo con mayor rapidez con la que se forman a causa de alguna entidad nosológica, por ejemplo, una herida queexudaabundantemente o unanefropatíaque permite escape de proteínas por la orina. También puede surgir por producción insuficiente de proteínas sanguíneas como consecuencia de inanición o de falta de proteínas en la dieta. Aumento de la permeabilidad capilar. Puede ocurrir en sitios dañados por quemadura extensa o aplastados en un accidente, o cerca de los mismos. En estossitios,yen los alrededores,loscapilares dañadospermiten el escape de plasma, lo cual puede disminuir tanto el volumen sanguíneo que el que vuelve al corazón ya no es suficiente para reahzar un bombeo eficaz. Esto a su vez produce complicaciones ulteriores como advertirá el estudiante al considerar el problema clínico del choque. Una con-
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secuencia de esta pérdida de plasma se muestra en la figura 8-8B.Como no se pierden elementos figurados de la sangre junto con el plasma, se concentran en el plasma restante. Ello se llama hernoconcentración y puede corregirse por administración intravenosa de plasma sanguíneo. Formación de la linfa Por lo regular, se produce más líquido tisular en el extremo arterial de los capilares que el absorbido en los extremos venosos. Sin embargo, en este estado normal al tejido conectivo laxo no se hincha por el líquido tisular porque el volumen adicional producido (que excede del absorbido) drena por un segundo conjunto de capilares llamado capilar linfútiel líquidotisular co, que se denominaasíporque que llega a ellos se conoce como linfa (lat. lyrnpha, agua límpida). Los capilareslinfáticos(fig. 8-6) forman redes muy complejas y drenan en vasos linfáticos de mayorcalibre, loscuales porúltimodesembocanen dos conductos linfáticos que devuelven la linfa recogida en todo el cuerpo a las grandes venas de la base del cuello. En consecuencia, la parte del líquido tisular absorbida por los capilares linfáticos, por último vuelve a los confines del aparato circulatorio, pero por una vía algo indirecta. Los capilares linfáticos participan en la regulación de la calidad del líquido tisular además de su volumen. Se acepta que los capilares sanguíneos de una manera o de otra permiten que escape un poco de proteína del plasma hacia la substancia intercelular amorfa. En realidad, si no fuese por el drenaje linfátic0 del líquido tisular, esta proteína sanguínea que haescapado se acumularíaen el líquidotisular y, por virtud de la presión osmótica, tendería a aumentar el contenidodeaguadeltejido. Así al drenar constantementeproteínas, los capilareslinfáticos impiden que las sanguíneas se acumulen en el compartimiento intercelular. Pudierasuponersequelapresiónhidrostática aumentada del líquido tisular en el tejido edematoso originaría colapso de los capilares linfáticos y de esta manera dificultaría el drenaje de linfa. Sin embargo, ello es impedido porque las células endoteliales que revistenloscapilareslinfáticosestánunidasa colágenas fibras de anclaje que se extienden en todas direccionesalostejidosadyacentes. En consecuencia, al ser distendido el tejido por el líquido de edema, estas fibras hacen tracción sobre la pared de loslinfáticosen todas lasdirecciones paramantenerlos abiertos.
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TEllDOS DEL CUERPO
Fig. 8-7. A, esquema en el cual se advierte cómo la obstrucción del flujo de salida de la sangre de los capilares (presión retrógrada sobre las venas) pueden aumentar el volumen de líquido tisular formado por los capilares y también dificultar la absorcióndelmismo. B. esquemaen el que seaprecia cómo la obstrucción de los linfáticos puede causar aumento del volumen de líquido tisular en los tejidos que en estado normal drenan. La cantidad de coloide en el líquido tisular aumenta cuando los linfáticosestánobstruidosporque el coloide que en estado normal escapa de los capilares suele drenar por los linfáticos.
6
producenacumulaci6ndelexceso de líquido en el tejido
TEIlDO CONECTlVO
LAXO
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Si las proteínas (coloides) de
A
2. Sus paredes endoteliales se tornan permeables al coloide, que escapa hacia los espacios tisulares
Extremo del arterial
capil
El linfhtico drena mayor cantidad de coloides
te aglomerados
Fig. 8-8. A . esquema que muestra cómo la falta de coloide en la sangre aumenta el volumen del líquido tisular. E, esquema enel cual se aprecia cómo el plasmaescapacuandolasparedesendoteliales de los capilares experimentan daño por U quemaduras, aplastamiento, heridas cercanas otras circunstancias. Al escapar plasma del capilar, aumenta el númerodeeritrocitos en comparación con el volumen del plasma, lo cual se llama hemoconcentración. En estados de esta indole, los capilares linfáticos drenan mayor cantidad de coloide.
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TEIIDOS DEL CUERPO
MEMBRANAS BASALES En los cortesordinarios,a menudose advertía una capa especial al parecer sin estructura (marcada membranabasal en la fig. 7-9) entreuna membrana epitelial y el tejido conectivo subyacente. Estaba inmediatamente por debajo de las bases de las células epiteliales y se llamó membrana basal (MB). En etapa inicial, se consideró que este ejemplo "clásico" de unamembranabasalconsistía en unacapahomogénea condensada de substancia intercelular producida por los fibroblastos del tejido conectivo subyacente. Al disponerse del método de PAS se observó que estas membranas basales eran PAS positivas, lo cual apoyó la noción de que la membrana consistía en unasolacapa. Sin embargo, el MEcomprobó que la parte más profunda de lo que se consideraba membranabasal enrealidad consistía enunared entretejida de fibrasreticulares.Tambiéndescubrió una capahomogéneaelectrodensa de 50 a 100 nm de grueso, situada inmediatamente por arriba de las fibrasreticulares (como se aprecia en la fig. 8-10); se llamó lúmina basal, para diferenciarla de la membranabasal,nombrequeentonces seutilizó para incluirlacapasubyacente de fibrasreticulares y también la lámina basal. Se descubrió que la lámina basal seguía siempre el contorno de la superficie basal del epitelio, como puede apreciarse en la figura 8-9, y que estaba separada del mismo por un espacio de unos 40 nmde ancho, correspondienteal grosor de la cubierta de las células epiteliales. Después, valiéndose de la técnica de inmunofluorescenciaparalocalizarproteínasespecificas (cap. 9), se aprecióquealgunoscomponentes dela membrana basal podrían demostrarse enlas células epiteliales suprayacentes y ello,claro está sugirió que la lámina basal era sintetizada por las células epiteliales y no por las células subyacentes de tejido COnectivo como se habíasupuesto.Asípues,intrigó cuando las investigaciones químicas demostraron quelaláminabasalconteníacolágena, la cual, sin embargo, era de forma.diferente quela observada en el tejido conectivo subyacente. (Como se explica en el capítulo siguiente, una forma peculiar de colágenallamada cofúgenade tipo IV es característica delasláminasbasales.)Además, se advirtió que la láminabasalconteníadosglucoproteínas, una con peso molecular alto y la segunda con peso molecular bajo. La presencia de estas glucoproteínas explicaríaquelaláminabasal sea PAS positiva, y dadoquelasfibrasreticularessubyacentesala 1áminabasaltambiénsonPASpositivas,eralógico esperar que la membrana basal completa tuviera el aspecto de unasola "membrana" PAS positiva.
Al continuar las investigaciones, el ME descubrió que las láminas basales en algunas partes del cuerpo carecían de mallasmanifiestas de fibrasreticulares subyacentes. En realidad,podíanobservarseláminas basales incluso entre dos capas de células epitelialesde distintoorigen. Porejemplo,como veremos, el endotelio de los capilares de los glomérulos renales está cubierto por una capa de epitelio visceral, y a manera de emparedado entre estas dos capasestáuna láminabasalpor la cual se filtra el líquido que a la larga se convertirá en orina. Enun principio, se acostumbró llamar membranas basales a estas láminas basales, que no están sostenidas por mallas de fibrasreticulares, pero,dado que una membranabasalclásica tiene dos capas de distinto origen,hoy setiende a llamar a estas capas únicas lúminas basales y a reservar el nombre de membrana basal para aquellos tipos que tienen estructura de dos, capas. Seadvierte una membranabasalprominente debajo de epitelio que cubre la córnea (fig. 28-5,l).En un principio, se consideró que esta membrana basal seríaformadaporlascélulassubyacentes de tejido conectivo dela córnea. Sin embargo,Dodson y Haycomprobaron quelas célulasepiteliales'de la córnea cultivadas in vitro pueden sintetizar el material deestas membranabasal. Por último, veremos también que las láminas basales guardan relación con fibras nerviosas y musculares y no sólo concélulas epiteliales. Resumen sobre la estructura de la membrana basal. En la figura 8-10 se presenta un esquema que muestra lo quese observaría a nivelde ME en una membranabasal "clásica" (de dos componentes) situada debajo de parte de doscélulasepiteliales; se aprecian lassiguientes estructuras, de arriba abajo: En primerlugar,estála membrana celular (línea doble marcada en la fig. 8-10) de las células basales. En seguida,estála cubierta celular que envuelvea la membrana celular. Después se presenta la fúrnina de basal y, porúltimo,lamallaapelmazamiento fibras reticulares asociadas. Estas dos últimas capas (la lámina basal y las fibras reticulares) forman las dos capas de la membrana basal clásica. Sin embargo, como señalamos, en algunos sitios del cuerpo la membranabasalpareceestarrepresentadaúnicamente por unaláminabasal. Funciones de las membranas basales. Las membranasbasales,lasláminasbasales, O ambas tienen dos funciones principales, a saber: 1) proporcionan sostén elástico y 2) actúan como barreras de filtración o difusión. Un ejemploparticularmente adecuado de unamembranabasal quetienela primera función es lacápsulaquerodeaalcristalino;
TEIID0 CONECTIVO
LAXO
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Fig. 8-9. Micrografíaelectrónica ( x 16 400) de parte de la pared de un conductobiliar(hígadode rata) en la que se observa la lámina basal (bl) delascélulasepiteliales del conducto. En el úngulo superior izquierdo se aprecia parte deuna célulahepática(hepatocito): el núcleovoluminoso en el centro pertenecea una célulaepitelial de revestimiento del conducto (la luz está enel bngulo inferior derecho). Obsérvese cómo el conductoestárodeadoporlalámina basalcontinua que sigueíntimamente el contorno de la superficie basal del epitelio de revestimiento. Coloración con citrato de plomo. (Cortesía de M. J. Phillips.)
esta cápsula (que corresponde a una membrana basal) bien desarrollada no sólo brinda sostén al cristalino, sino debe poseer bastante elasticidad, pues debe ser capaz de dilatarse cuando el cristalino se acomoda para la visión lejana y después recuperar su forma original. Debajo de la capa basal del epitelio
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membranas celulares laterales de cblulas adyacentes
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dérmico(epidermis)tambiénhayunamembrana basalflexiblebiendesarrolladaeindiscutiblemente actúa para unir el epitelio fuertemente a la colágena en el tejido conectivo dérmico subyacente. Además, dado que las membranas basales separan a las células deotros tejidosdeltejidoconectivo que las
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citoplasma cubierta celular
Fig. 8-10. Esquema en el cual se aprecian los componentesdela lo largo de la membranabasala superficie basal de una membrana epitelial. Todos ellos pueden demostrarse con el ME valiéndose deprocedimientosadecuados de coloración.
celular
cubierta
tejido conectivo
I
250
TEJIDOS DEL CUERPO
nutre, es obvio que deben permitir el paso de líquido tisular y la difusión de substancias de peso molecular bajo. Al mismotiempoalhablar del papelde la membrana basal en los glomérulos renales se entenderá que las membranas basales no permiten el paso de
substancias macromoleculares debido su apeso molecular; el nodesempeñaradecuadamenteesta función puede tener consecuencias muy graves para el cuerpo. La bibliografía y las lecturas aconsejadas pueden consultarse alfinaldel capítulo 9.
Orígenes,morfología y funciones (incluida la inmunológica) de las células deltejido conectivo laxo
El tejido conectivo laxo se observa en casi todo el cuerpo y ofrecesosténintimoalosvasossanguíneos y nerviosdetodocalibre.Además,eselterreno habitual donde ocurren los fenómenos de inflamación, cuando cualquier parte del cuerpo es invadido por bacterias o por otros microorganismospatógenos, En consecuencia, las células no sólo deben ser capaces de formar las substancias intercelulares, que lespermitendesempeñar sus funciones de sostén y nutrición,sinotambiénhabrán de tener papelde defensa. Por ello, hay división del trabajo entre las células deltejidoconectivolaxo. En este capítulo nosreferiremos, enprimer lugar,alascélulasque participan en la formación y la conservación, y después a las que intervienen principalmente en las reaccionesmmunológicaseinflamatorias. Las demás células que participan en las reacciones inmunitarias se explicarán minuciosamente en capítulos ulteriores. Si se estudian suficientesmuestras deeste tejido (de animales maduros) en extensiones o cortes teñidos, suelen identificarse cuando menos ocho clases de células con MF por la morfología (a veces ayudándose de observar s u localización).Con finesde referencia, se ilustran en la figura 9-1. Debe entenderse que esta ilustración es un dibujo compuesto que muestra uno de cada tipo de células que quizá sólo se observe al estudiar muchas extensiones o cortes; en consecuencia,no todas ellas se observarán enun solo campo como se muestra en la figura. Por ello, las células se estudian de manera óptima en el laboratorio al descubrir un ejemploadecuadodecadatipo en una extensión o un corte. Describiremos minuciosamente el aspecto de cada tipo y explicaremos la relación que guardan la estructura y la función, pero
en primerlugar debemencionarse elorigendelas células del tejidoconectivo. Orígenes. Algunas de estascélulasse formandirectamente del mesénquima que ocupaba el mismo sitio enlavida prenatal. Aunque las antecesoras de otras eran células mesenquimatosas, se formaron en otro sitio del cuerpo y después entraron en la sangre desde la cual emigraron hacia el tejido conectivo laxo ulteriormente, al formarse éste’o en alguna etapa delavida posnatal. En consecuencia, lo que llamamos células del tejido conectivo laxo son una población mixta de células nativas y migratorias. Sin embargo, dado que todas estas célulasderivandirecta o indirectamente del mesénquima,explicaremos en primer lugar este último. Mesénquima. El tejidoembrionariorecibióeste nombre (gr. meso medio; enchyma, loque se infunde) al considerarse que se desarrollaba exclusivamente a partir del mesodermo, la capa germinativa media.Si bienla mayor parteasí lo hace, después se demostró qué parte provenía del ectodermo, particularmente enla región dela cabeza. El aspecto típico delmesénquimaes una red laxa de células más o menos asteriformes con citoplasma que se tiñe muy pálidamente. Las prolongaciones (señaladas enlafig. 9-2) de muchas deestascélulas conectan . con las decélulas adyacentes. Las células suelenestar bastante separadas entre sí por substancia intercelular amorfa semejanteajalea(fig. 9-2, sic) que, alcontinuar el desarrollo, presenta algunasfibras delicadas. En determinados sitios, como veremos al estudiar eldesarrollo del cartílago, el mesénquima se puede condensar y sus células agruparse estrechamente, y como el mesénquima es un tejido embrionario, lascélulasexperimentanmitosisfrecuentes
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TEJlDOS DEL CUERPO Substancia intercelular arnorfa
Célulaekdotelial y pericito de un capilar
I
Célula de músculo liso
Fig. 9-1.Esquema de las células que pueden observarse en el tejido conectivo laxo; están incluidas en un componente intercelular amorfo bañado en líquido tisular que se origina de l o s capilares
Fig. 9-2. Microfotografía del mesénquima(tenidoconectivo laxo en desarrollo)de un embrión; el tejido es muy blando porque las células están incluidas en volumen comparativamente grande de substancia intercelular amorfa (sic). Una células en la parte superior estáexperimentandomitosis. Adviértame las prolongaciones citoplásmicas delgadas de las células mesenquimatosas.
ORIGENES, MORFOLOGIA Y FUNCIONES DELAS CELULAS DEL TEIID0CONECTIVOLAXO
(fig.9-2). Las células mesenquimatosassonantecesorasdirecta o indirectamentedetodas las células del tejido conectivo laxo, que incluyen las siguientes: 1) células endoteliales, 2) pericitos, 3) fibroblastos, 4) cé!ulas de músculo liso, 5) células adiposas, 6) células plasmáticas, 7) células cebadas y 8) macrófagos.
CELULAS ENDOTELIALES Y COMO SE DESARROLLAN A PARTIR DE CELULAS MESENQUIMATOSAS Las primeras células endoteliales que aparecen en el embrión suelen estarinvolucradas en la formacióndeprecursoresdeelementosfiguradosde la sangre. El sitio en que más a menudo ocurre lo anterior en la mayor parte de las especies es el saco vitelino del embrión incipiente. Un mecanismo es que algunas células mesenquimatosas forman un acúmulo de células libres (células progenitoras de las hemáticas), cuyo carácter se describe en el capítulo 12. Las células de mesénquima que rodean a este acúmulo se aplanan, y estas células, dispuestas circularmente se juntan entre sí por uniones para formar un tubo grande semejante a capilar. Las células libres en la luz del vaso y las células mesenquimatosas aplanadas(ahoraendoteliales)que las rodeanformanen conjuntoloquesehallamadodesde hace largo tiempo islote sanguíneo o hemangioblástico.Aquí, nuestro propósito es describir la formación del epitelio y no de las células sanguíneas, por lo cual debe explicarse que los capilares primitivos que consisten en endotelio no se forman exclusivamente alrededor de células sanguíneas, porque en algunos sitios las células mesenquimatosas también se reúnen alrededor de pequeños depósitos de líquido para formar capilares, como se muestra en la figura 9-3.
CAPILARENDESARROLLO EN ELMESENQUIMA
Fig. 9-3. Esquemaenelcual se ilustra la forma en que las células mesenquimatosas aplanadas que tapizan un espacio en el mesénquima se convierten por diferenciación en las células endoteliales de un capilar.
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La formación de tubos anchos, semejantes a capilares,conparedescompuestasdecélulasendoteliales diferenciadasapartirde las células mesenquimatosas, seiiala el comienzo de la formación de los aparatoscirculatorioyhemático. Al formarse másymástubosendotelialesapartir del mesénquima, se conectan entre sí, después, otras células que provienen de mesoderm0 comienzan a condensarse alrededor de ellas y se convierten por diferenciación en células musculares, y de esta manera se forman corazón, arterias y venas. Las arterias están conectadas a las venas por los capilares y las células endotelialesde estos vasosproliferanparaformar redes capilares en todos los tejidos en desarrollo. En consecuencia, si bien las células endoteliales apareceninicialmentepordiferenciaciónde células mesenquimatosas en células endoteliales, el desarrollo máximodecapilares,arteriasyvenas,queocurre ulteriomente,no es directamente del mesénquima, sino depende de la proliferación ulterior del endotelio y las células circundantes, que se desarrollan en el tejido conectivoordinarioalcontinuaréste su formación. En consecuencia, las células endoteliales conservan gran capacidad para proliferar. Una sola célula endotelialpuedeserlobastante grande para rodear por completo al capilar (fig. 9-4, derecha), peroloregularnoocurre así; enconsecuencia, la pared capilar, examinada en corte transversal,puedemostrardossitiosseparadosenlos cuales hay uniones celulares, como se advierte en el lado izquierdo de la figura 9-4. En la mayor parte del cuerpo los bordes interdigitados de células adyacentes se unen íntimamente (pero no de modo continuo) por uniones ocluyentes de tipo fascia. Como mencionamos, en los sitios entre estas uniones hay hendiduras muy delicadas con anchura apenas suficiente para permitir el paso de substancias en solución simple, pero lo suficientemente angostas para retenerlamayorpartedelasmacromoléculasde proteínaen el plasmasanguíneo,demodoque el líquido tisular contiene concentración baja de proteínas. En algunos sitios del cuerpo los capilares brindan una segunda vía para que el líquido atraviese las paredes, pues el citoplasma de las células endoteliales presenta abundantes orificios de aproximadamente 60 mma 80 nmdediámetro;sedice que los capilares de esta clase son fenestrados (lat. fenestra, ventana) para diferenciarlos de los de tipo continuo. (Compárense los esquemas derecho e izquierdo en la fig. 9-4.) Sin embargo, se considera que cada fenestración no está abierta como parece, sino cerrada por un diafrugma delgado que rara vez es visible en una micrografía. Los capilares fenestrados del glomérulorenalparecenserexcepcióndeesta
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TEIIDOS DEL CUERPO ,Pericito
Vesículas pinocitóticas
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"Pericito
Lámina
basal
__.---*.
Fig. 9-4. Esquemas en los cuales se muestra la estructura de un capilar de músculo de tipo continuo (izquierda) y de u n capllar visceral de tipo tenestrado (drr.criiui.(Fawcett, D. W. Comparative observations o n the fine structure otbloodcapilaries. E//Orbison J . L. y Smlth, D. (eds.): Peripheral Blood Vessels, pág. 17. Baltimore,
Williams & Wilkins, 1963.)
regla, pues hay fenestraciones, que carecen de diafragma. La estructura fina del endotelio de los capilares, los vasos sanguíneos de mayor calibre y el corazón se describirá minuciosamente al hablar'del aparato circulatorio (cap. 19). Por último, se piensa que las células endoteliales son completamente determinadas y carecen de potencialidad para formar otras clases de células de tejido conectivo. Sin embargo, conservan gran facultad para dividirse y, por ello, pueden mantener un revestimiento continuo de todo el aparato circulatorio y formar nuevos capilares cuando se necesitan.
PERlClTOS (CELULARES PERIVASCULARES) Una pregunta sobre todas las clases de células del tejido conectivo que provienen directa o indirectamente de mesénquima, y por lo cual guardan relación entre sí, es si alguna de ellas, en la vida posnatal, conservasuficientepotencialidadmesenquimatosa parapoderconvertirsepordiferenciaciónencualquierotra clase de célula del tejido conectivo. Se hanenunciadodistintashipótesis.Porejemplo:se pensaba en los decenios últimos que los macrófagos podían transformarse (diferenciarse) en fibroblastos, nociónque se hadescartado. Se hanpostulado otras clases detransformacionescelularesperoya no se aceptan. Sin embargo,persiste el hechode que ocurren algunas cosas curiosas en el tejido co-
nectivo ordinario que comprueban que deben persistir incluso en la vida adulta algunas células que conservan potencialidad mesenquimatosa importante. El tipo de célula del tejido conectivo laxo que a nuestro juicio, mejor se adaptaaestegrupo es el que vamos a describir, el pericito.
Evolución de los conocimientos A principios del siglo xx, el distinguido histólogo Felix Marchand impuso a las células, hoy llamadas pericitos, el nombrede células de adventicia (lat. aduenticius, que viene del exterior) porque estaban situadas a lo largo de los lados de los capilares (fig. 9-1, pericitos)pero no parecíanprovenirdeellos. Además, el autor consideró que no eran células terminales sino conservaban algo de potencialidad mesenquimatosa y, por ello, podían actuar como fuente de algunos otros tipos de células de tejido conectivo. Algo después, otro histólogo igualmente distinguido, Alexander Maximow, enunció la hipótesis de quehabía células mesenquimatosasrelativamente indiferenciadas que persistían como tales en el tejido conectivo en la vida posnatal, a las que llamó células mesenquimatosasindiferenciadas. Al igual que Marchand,Maximowconsideróqueestascélulas guardaban intima relación con los capilares. Debemosmencionarlavariedaddefenómenos que ocurren en el tejido conectivo ordinario que para ser explicada parece exigir la presencia de células
ORIGENES, MORFOLOGIA Y FUNCIONES DE LAS CELULAS DEL TEJlDO CONECTIVOLAXO
mesenquimatosas relativamente indiferenciadas. Por ejemplo: en ocasiones se forma un fragmento de tejido óseo enel tejido conectivo ordinario, generalmente en relación con una cicatriz quirúrgica antigua o al lado de algún depósito calcificado en la pared arterial. Para que se forme hueso se necesita que haya célulasosteógenasespecialesllamadas osteoblastos, que en estado normal se presentan únicamente en el tejidoóseo.Se ha comprobado,como se describe minuciosamente enel capítulo 15, que sepuede inducir la formación del hueso enel tejidoconectivo al implantarallí hueso descalcificado. Estudios histológicossucesivosindican que en estossitioslos osteoblastos de loscuales depende la formación de hueso se desarrollan a partir de células que penetran aesa áreajuntoconcapilares(verbibliografía de hueso ectópico del cap. 15). Además cuando el tejido conectivo es dañado, su reparación puede exigir formación de nuevos vasossanguíneos. Ya señalamos que el endoteliocapilar es prolífico y crece rápidamentehacialas heridas para formar nuevos capilares. Sin embargo, alpasar el tiempo,algunos de estos capilares se convierten en vasos sanguíneos de mayor calibre, como arteriolas o vénulas, queposeen en la pared células de músculo liso(fig.9-1, vaso sanguíneo). Se ha comprobado queel pericito esel candidato más probableaformar las células de músculo liso que aparecen en estascircunstancias. Por último, en la reparación de heridas a veces hay crecimiento importante de lo que parecen ser fibroblastos(que en brevedescribimos)porquesonlas células que sintetizan y secretan las substancias intercelulares del tejidoconectivolaxo. Suele suponerse que los fibroblastos maduros para haber formado substancias intercelulares conservan la capacidad paradividirse.Sin embargo, es discutible que los fibroblastos maduros funcionalesformentodos los fibroblastos nuevos que aparecen enel fenómeno de reparación.Parece más probable que lospericitos relacionados con los capilares, al proliferar simultáneamente con las células endoteliales en el fenómeno de reparación, actúen como células progenitoras principalesparalosfibroblastos (Ross y col.).
Aspecto microscópico de los pericitos Con el MF, el núcleo de los pericitos es varias ve-
ces más largo que ancho, no muestra datos característicos (figs. 9-1 y 9-4) y tiene citoplasma pálido en cortes con H y E. Al empezar ME, se advierte que el citoplasma se extiende del cuerpocelularprincipal en forma de prolongaciones envueltas alrededor de 10s con los cuales guardan relación (fig 19-22), corno se describe minuciosamente en el capitdo 19, donde se explicalaestructurafina de los vasos
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sanguíneos deun pequeño calibre. El citoplasma de los pericitos, segúnse observa en lasfiguras9-4 y 19-22, está dispuesto de manera que envuelve la pared capilar.Se supuso que estascélulaseran contráctiles al igual que las del músculo liso, pero hoy se acepta en general que la célula común en este sitio no es contráctil en sí misma, pero por s u carácter de pericito puede transformarse en célula contráctil de músculo liso siel capilar se convierte en arteriola o vénula de grueso calibre.
FIBROBLASTOS Y SINTESIS DE LAS SUBSTANCIAS INTERCELULARES DEL TEJIDO CONECTIVO LAXO ORDINARIO La palabra jibroblustos (lat. fibra, y gr. blastos, germen) se acuñó para denotar el tipo de célula que formabafibras del tejido conectivo ordinario.Después,alreconocerse el componente amorfo de la substancia intercelular de este tejido, se aceptó que también era producido por los fibroblastos. Para que no surjaconfusiónulteriormente,debe destacarse quesi bien los fibroblastos producen las substanciasintercelulares del tejido conectivo ordinario, no son la tinica clase de células que tienen la facultad de formarfibrascolágenas y elásticas y substancia intercelular amorfa. Por ejemplo: la colágena, los glucosaminoglucanos y los proteoglucanos del cartílago y el hueso sonproducidas por familiares de los fibroblastos, llamados condroblastos y osteoblastos,respectivamente.Además, enlostejidos hemopoyéticosseconsideraquelas fibras reticulares son producidas por células especiales denominadas células reticulares. Asimismo, está comprobado que las células de músculo liso pueden formar elastina, la proteína de las fibras elásticas. En consecuencia, sólo en tejido el conectivo ordinario los fibroblastos tienen el papel importante de producir substancias intercelulares, e incluso en este sitio las células de músculo liso de los vasossanguíneos de pequeño calibre también elaboran algo de elastina.
Grado en el cual los fibroblastos se han diferenciado y comprometido Aceptaremos la hipótesis de que un fibroblasto es una célulacomprometida que sólo puede elaborar substanciasintercelulares del tejido conectivo ordinario. Si, por ejemplo, se desarrolla hueso en algún sitio en el tejido conectivo ordinario, no consideramos (como suelen suponerotrosautores) que sea formado por un fibroblasto quese transforma en osteoblasto. En cambio aceptamos que ello se explica por la persistencia de células relativamente indi-
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TEJIDOS DEL CUERPO
ferenciadas enel tejidoconectivoordinario, y los estudiar las fibras) y se tiñe ligeramente con un codatosactualesindican quese trata de pericitos. lorante básico como el azulde metileno, se advierLa siguiente pregunta es si los fibroblastos pueden ten fácilmentefibroblastossemejantesalosque se tener la función de producir substancias intercelula- ilustran en lasfiguras 9-1 y 9-5, pues estascélulas res y conservar la capacidad para dividirse. Muchos son las más frecuenteseneste tejido. El citoplasma datos sugieren quecuando un fibroblastoha sido ,teñido pálidamente de los fibroblastos a menudo se rodeado por la substancia intercelular que produce extiende irregularmente desde alrededor del núcleo pierdela capacidadparadividirse.Porejemplo: se en forma de prolongaciones; sin embargo, estas últiha descubierto que durante la reparación de un tenmas probablemente se acentúen más en la figura 9-5 dón, en el cual hayfibroblastosantiguossituados por el desgarramiento, de modo quelas prolongaentre los fascículos de fibras colágenas que han ela- ciones celulares sonmás, prominentes de lo que borado, la reparación se lograporpenetración de serían en vida del sujeto.Algunosfibroblastosson fusiformes. El núcleo de los fibroblastos en esta clafibroblastosjóvenes(queprobablementeprovenel tejido se de preparación sueleser ovoide y pálido; la crogan de los pericitos);sedesarrollanhacia dañado junto con los capilares que invadenel foco matinaestá en gránulosfinosy suelen observarse de lesión (cap. 14). En consecuencia, se tiende a lla- nucléolos. mar fibrocitos a fibroblastos antiguos que casi han terminado la tarea de producirsubstanciasintercelulares.Además, comomencionamos,hayindicaAspecto en cortes teñidos con H y E ciones deque muchas delascélulasnuevasque se observan enmitosisen sitios de reparación del tejiLos fibroblastos viejos (fibrocitos) están rodeados do conectivo ordinario se desarrollan a partir de los pericitos. En consecuencia,cabesuponer que cuan- por fibras colágenas, casi todas ellas elaboradas aldo losgenesquerigenlasíntesis de substancias in- gúntiempo antes(fig. 9-6B). En estascélulasantiguas,cuyapresencia se descubreúnicamentepor tercelulares se activan enun fibroblasto, se inhiben los que rigenel crecimiento y la proliferación del sus núcleos pálidos, se advierte citoplasma escaso o nulo (fig. 9-6B).Losnúcleos son ovalados y más o qismo, como se bosqueja enel capítulo 6. menosaplanados; en consecuencia,sise cortan en algunos planos, tienen aspectomucho másdelgado CARACTERISTICAS MICROSCOPICAS que en otros, y si el corte es transversal parecen meDE LOS FIBROBLASTOS nores que si se cortan longitudinalmente. El fibroblastojoven difieredel fibrocitoantiguo Aspecto en extensiones teñidas en un corte teñidocon H y E porque posee abundantecitoplasmabasófiloalrededor del núcleo, coSi sepreparatejidoconectivolaxoobtenidorecientemente disociándolo en extensiones (como para mo se muestra en la fig. 9-6A. Desde el cuerpo princiDal de la célula se extienden menos prolongaciones basófilas a grandes distancias (fig 9-6k).Ad;más, el núcleo deun fibroblastoactivo,jovensueletener nucléolodestacado(fig. 9-6A).En consecuencia, el aspecto de un fibroblasto joven (citoplasma basófilo abundante y nucléolo voluminoso) esel de una célulaquesintetizaactivamenteproteína. Puede tratarse de proteína para crecimiento ulterior (para la formación de másfibroblastos,porquelosfibroblastos jóvenes pueden dividirse) o proteína destinada a la secreción (producción de substancias intercelulares). Despuésque un fibroblastohaproducido su cuota de substancias intercelulares, el citoplasma se torna pálido (fig. 9-6B)y entonces suele llamarse fibrocito; sin embargo, se hacomprobadoque los fibrocitoscaptanprolinamarcada,aminoácidonecesario para la síntesis de colPgena, lo cual indicaría Fig. 9-5. Microfotografía de una preparación de tejido areolar aunque no se dividen,aúnson desgarrado, teñida ligeramente con azul de metileno, en la cual se quelosfibrocitos, capaces de secretar algo de substancia intercelular. adviertendosfibroblastos.
ORIGENES,MORFOLOGIA Y FUNCIONESDELASCELULAS
DEL TEIID0CONECTIVO
LAXO
257
Fig. 9-6. A, microfotografía con mediano aumento de fibroblastos jóvenes que crecen rápidamente en una herida en cicatrización. Obsérvese que el citoplasmade los fibroblastosjóvenes de crecimientoactivo es visible en cortes teñidos con H y E. E, microfotografía de tejido conectivo maduro en la porción más profunda de la piel; la de fibrocitos mayorpartedeestetejidoconsiste en fibrascolágenas. Sólo seobservanadecuadamentenúcleos (fibroblastos antiguos) en estetejido.
ORIGEN DE LOS FIBROBLASTOS En el desarrolloembrionario, se supone que los fibroblastos provienen de las células mesenquimatosa que originalmente estaban en los sitios ocupados por los primeros. Los estudios de la reparación del tejido conectivo en la vida posnatal indican que las mitosis que originan formación de nuevos fibroblastos también ocurren en los pericitos menos diferenciadosqueguardanintimarelaciónconvasossanguíneos de pequeño calibre. Además, sehadiscutido duranteaños si ciertascélulassanguíneas (rnonocitos) entran en regiones dañadas del tejido conectivo y se conviertenpordiferenciación en fibroblastos queayudan a la reparación. Ross y colaboradores, valiéndose de ratas en parabiosis(unidas de modo que comparten un riego sanguíneo común) comprobaron con un experimento ingenioso que en la reparación de unaherida nilos monocitos ni cualquier otra célula sanguínea marcada con timidina se convierten en fibroblastos. Los autoresconsideran que los fibroblastos que reparanunaherida tienen origen local y que nacen principalmente de los pericitos, menosdiferenciados que losfibroblastospero quepueden ser sus precursores,,
SINTESIS Y SECRECION DE PRECURSORES DE SUBSTANCIAS INTERCELULARES FIBROSAS
Es posible que al leer el capítulo sobre el citoplasma, enel cual se describió el mecanismo de secreción en relacióncon las células epiteliales, el estudiantesuponga quela secrecióncaracterizaúnicamente alas células epiteliales. Sin embargo,varias clases de células del tejidoconectivotambiénson secretorias y más adelante veremos que algunas clases de células musculares y también nerviosas tienen función de secreción. Por ello, al comenzar el estudio dela estructurafina del fibroblasto, es importante percatarse de que se trata de una célula secretoria y que en este casotambién se aplica lo mencionamos acercade la secreciónen los capítu os 5 y 7. La diferenciaesencial entre un fibroblasto y una célula epitelial secretoria esqueel primerono secreta sus productos hacia una superficie libre por una región particular de la misma, sino a través de sitios en toda la superficie. Los fibroblastos pueden secretar tres productos principales; a saber: procolágena,glucosaminoglucanos y proelastina.También secretan una proteína microfibrilar que se incorpora en las fibras elásticas.
3”’
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TEJIDOS DEL CUERPO
Aspectos bioquímicos básicos de la colágena Las moléculas de colágena son comparativamente largas (unos 280 nm) y angostas (aproximadamente 1.5 nm)yconsisten en trescadenaspolipéptidas enrolladas en forma de unahélicetriple. Las cadenas se llaman alfa y cada una consiste en una asociación de tres aminoácidos repetidos en toda su extensión. El primeraminoácidodecadasucesión puede ser cualquiera de una diversidad pero es diferente delos dos siguientes quemencionaremos. El segundo aminoácido es prolina o lisina y el tercero siempre es glicina. Se han identificado cuatro tipos de colágena,* cada uno de los cualesdifiere algo enla composición de las cadenas alfa. En la colágena de tipo I, peculiar del tejido conectivo ordinario y del hueso, hay unadiferenciamenor en lacomposiciónylasucesión de aminoácidosentreunacadenaalfaylas otras dos, que son idénticas entre sí. En la colágena de membranabasal (tipo IV),la composicióny la sucesión de aminoácidostambién son algodiferentes, en tanto que enla colágena de tipo I1 (que se observa enel cartílago) y de tipo 111 (por ejemplo, en las arterias)haydiferencias menores adicionales enla composición de lascadenas alfa. Pero, en todos los tipos,excepto el I , las tres cadenasalfa de las moléculas de colágena son idénticas entre sí. La colágena de tipo IV de las membranas basales posee contenido mucho más alto de cadenas laterales de carbohidratos quelas demás;también esmás ricaen hidroxilisinaehidroxiprolina. La colágena es especialporqueposeeesta alta proporción de prolinayglicina, y es peculiar porqueparteimportante dela prolinay la lisinaestá hidroxilada.Sedesconoce la función dela hidroxiprolina enla colágena,pero puede aprovecharse que se presente (en medida importante) sólo en ella. En primerlugar, puede investigarse si las células tienen la facultad de elaborar colágena al precisar si contienen lasenzimas necesariasparahidroxilar la prolina. Ensegundo lugar, lo quetiene importancia clínica, puede precisarsesilacolágenaestáexperimentando degradación en el cuerpo con índice excesivo, puesen estascircunstanciasaparecehidro-
'Los cuatro tipos decolágenatienenlasiguientedistrlbuclónenelcuerpo: Tipo
S
I
Tejidoconectivoordinario(laxo y denso) y hueso Cartílagohialiano Dermisfetal,arterias y algunosotrossitios Membranasbasales
I1 I11 IV
I t
io
xiprolina abundante en la orina. Como el hueso posee abundante colágena, los estados que se caracterizan porresorciónóseaexcesiva pueden diagnosticarse por este procedimiento. Se conoce mejor la función de la hidroxilisina; en primerlugar, la hidroxilisina deuna mólecula de colágena puede unirse a la hidroxilisina de otras, lo cual explica los enlaces cruzados de las moléculas de colágenaque dan a las fibras su resistencia. En segundo lugar, las moléculas de hidroxilisina permiten launiónde lascadenascortas de carbohidratos de galactosa y glucosa. Etapas en la síntesis y la secreción de procolágena en el citoplasma La colágena se sintetizaapartirde un precursor llamado procolúgena. La síntesis de las cadenas alfa de la procolágena ocurre en relación con los polirribosomas del retículo endoplásmico rugoso. Cuando sesintetizaninicialmente,estascadenas son algo máslargas quedespués,porque se añade una cola de aproximadamente 13 nm a cada una conforme se vanproduciendo.Ciertonúmero de residuos de prolina y lisina en las cadenas se hidroxilan al cabo de tres minutos de incorporarse en la cadena que se está sintetizando, y se necesitan sólo cinco a seis minutos para la síntesis de una cadena completa. Estos hechos se han comprobado por investigaciones bioquímicas.Seobtuvieron más datosvaliéndose de estudios radioautográficos con prolina 3H como marcador, en fibroblastos y odontoblastos; estos últimos son las células que producen la dentina. Hay algunasventajasal estudiarlasíntesisde colágena enlos odontoblastos,porqueson células largas y angostas que sintetizan procolágena al igual que los fibroblastos,perosecretan el productoterminado únicamente por uno de sus extremos; en consecuencia, enlos odontoblastoshay,porasídecirlo,una cadena de produccióna lo largo dela cual pueden seguirse por radioautografía las etapas de la síntesis y lasecreción de procolágena. El procesoque se ilustra en la figura 9-7 se fundó en estudios de odontoblastos y muestra las diversas etapas que ocurren en el citoplasma y culminan en la secreción de procolágena. Los datos presentados son igualmente aplicablesalosfibroblastos, quese ilustrarán después. Weinstock y Leblond descubrieron prolina marcada (uno de los aminoácidos esenciales para la síntesis de colágenas) enel retículoendoplásmico rugosode odontoblastosdosacincominutosdespués de inyectarla en los animales. Este lapso concordaríacon la noción de que las cadenasalfa
ORIGENES,MORFOLOGlA
Y FUNClONES DE LAS CELULAS DEL TEIID0CONECTIVO
W
son sintetizadas en el retículo endoplásmico rugoso (izquierda y abajo) en la fig. 9-7, señalado por 1). Después de 10 minutos,advirtieron la substancia marcada en vesículaspequeñas de transferencia en la periferia de los sáculos de Golgi (marcados con 2 en la fig. 9-7); los sáculos mismos (particularmente el voluminoso en el extremo izquierdo de la capa 4 en la fig. 9-7) contenían estos filamentos enmarañados sin disposición organizada. A l g o después, los filamentos se disponían de modo que eran paralelos, (el sáculo grande en el extremo izquierdo de la capa 5 en la fig. 9-7), y después de 20 minutos el marcador se descubrió sobre los sáculos que contenían filamentos paralelos rígidos (como en el voluminoso relacionado con la capa 6 en la fig. 9-7). Aquí debe mencionarsequelasinvestigacionesfisicoquímicas handescubiertoquelascadenasalfatienenforma variable, en tanto que la triple hélice es una estructurarígida. En consecuencia,lainterpretación de Weinstock y Leblond es que las cadenas alfa tienen forma variable al entrar en los sáculos en la cara de formación de lapila,por lo cual se presentan en forma defilamentosenmarañados (fig.9-7, dilatación grande cerca del centro de la ilustración), pero dentro de los sáculos de Golgi se combinan en hélices triples de procolágena y se observan como fila-
LAXO
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Fig. 9-7. Esquema de parte de laregión de Golgi de unacélula que secreta colágena. De abajo arriba, observar lo siguiente: 1) cisternas del retículoendoplásmico rugoso tachonadas de ribosomas; 2) vesículas de transferencia, unade las cualesestán desprendiéndose por gemación de una cisfusionando terna y otraseestá con una porción distendida de un sáculo de Golgi; 3 ) el primero de una pila de sáculos de Golgi, arriba derecha; 4) segundo sáculo con una porción distendida ocupada por filamentos enmarafiados; S) tercer sáculo con una porción distendida ocupada por filamentos paralelos, y 6 ) el cuarto sáculo, y sobre él una estructura con etriaciones discretas, que es una porción distendidaque se ha separado del mismo; en este sitio losfilamentos paraleloshan conglomerado; esta estructura es una vesícula secretoria y el contenido será liberado enel superficie celular. (Cortesía de M. Weinstock y C. P. Leblond.)
mentosparalelos y rígidos(vesículaalaizquierda de la capa 5 en la fig. 9-7). Estos filamentos conglomeranenbastonescomparativamentegruesos. A los 35 minutos, los bastones están dentro de vesículaslibresquese supone derivan de los sáculosde Golgi y en los cuales está el marcador (señalado con 6 en la fig. 9-7, extremosuperiorderecho). Estas vesículas secretorias (a veces llamadas gránulos secretorios) contienen conglomerados de procolágena y a su debido tiempo ceden esta substancia a la superficie celular. Se sugiere que en la superficie de la célula la cola antes unida a cada cadena se desdobla por acción enzimática (de una peptidasa), y así las moléculas de procolágena se convierten en moléculasde tropocolúgena que pronto se disponen en lo que se llaman fibrillas de colúgena. Estructura fina de los fibroblastos Después de haber seguido el fenómeno de síntesis de procolágena en el esquema fundado en el estudio de odontoblastos(fig. 9-7), será sencillo interpretar lo que se observa en l o s fibroblastos. En la figura 9-8 sepresentaunamicrografíadepartedeunfibroblasto; en el ángulo inferior izquierdo de la micrografía se advierte parte del núcleo (N); en la parte
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TEJIDOS DEL CUERPO
Fig. 9-8. Micrografía electrónica ( X 42 OOO) de parte de un fibroblasto activo (del ligamento periodontal de la ánguloinferior izquierdo. La regióndeGolgi ocupa el centro de la rata). El núcleo (N) seadvierte enel micrografía. Además de las papilas de sáculos de Golgi, pueden advertirse distensiones esféricas ( S ) que contienen confilamentos enmarañados y distensiones cilíndricas (C) que poseen filamentos paralelos, que probablemente sistan en moléculas de procolágena. El conLenid0delas vesículas Cilíndricas se condensará y ulteriormente se observara en 10s gránulos secretonos ( s g ) . (Cor[e\ia de M . Winstock.)
superior y el bordederecho dela micrografíahay vesículas aplanadas voluminosas de retículo endoplásmico rugoso, los sitios donde se están sintetizando las cadenas alfa de procolágena. La región de Golgi puede observarse algo a laizquierdadel centro. Las vesículas de transferencia llevan las cadenas alfa de procolágena a los sáculos más profundos de Golgi, y al moverse hacia afuera &os, parte de los mismos se convierte en vesículas esféricas distendidas (S) queposeen filamentosenmarañados, los cualesulteriormente se tornanrectos y paralelos y la vesícula que loscontiene (C) se hacecilíndrica. Al experimentarcondensaciónulterior el contenido
de estas vesículas se presentan en forma de gránulos secretorios (sg enla fig. 9-8). A s í , la procolágena es secretada hacia la superficie del fibroblasto, donde las moléculas de procolágena se recortarán para tornarse moléculas de tropocolágenaque,a su vez, se reuniránen fibrillascolágenas. Estructura fina, formación
y crecimiento de las fibrillas colágenas
Como señalamos enel capítulo 8, alobservarlas con el MF a menudo se aprecia que las fibras de colágena en losextremosdeshilachadosconsisten en
ORIGENES,MORFOLOGIA
Y FUNCIONES DE LAS CELULAS DEL TEJIDOCONECTIVO LAXO
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Región de espacios vacíos Región
Fig. 9-9. Micrografía electr6nica iX 76 OOO) de fibras colágenas recién polimerizadas al lado de un fibroblasto, el borde de cuyo citoplasma se observa en el Úngulo superior izquierdo. Adviértase que las fibrillas más cercanas al citoplasma son más angostas que las alejadas; en consecuencia, el diámetro aumenta después que experimentan polimeriraciOn iniclal Iuera de los tibroblastos. (Fernandv N . V . P., y Movat, H . Z. Lab. Invst.. 12:214, 1963.)
Fig. 9-10. Micrografía electrónica ( X 175 000) de una fibrilla colágena en corte delgado después de tinción convencional (positiva) para M. E. Aunque atravesadas por bandas cruzadas más delicadas, se identifican el espacio vacío y las regiones de superposición que se ilustran en la figura 9-11 pero en esta micrografía los segmentos obscuros son regiones de superposición y los segmentos pálidos son regiones de espacio. La explicación de estas estriaciones delicadas pueden consultarse en el trabajo de Hodge y Petruska.(Cortesíade H. Warshawsky.)
estructurasmás pequeñas filiformesllamadas fibril l a ~ Sin . embargo, el ME descubre que enla colágena hay fibrillas aún másdelicadasqueescapan de los límites de resolución del MF. Las fibrillas de menor calibreobservadascon el MEsólo tiene aproximadamente 7 nm de diámetro, que pueden corresponder a menos de una docena de móleculas de tropocolágenaagrupadasladoalado y superpuestas dentro de un haz.Sinembargo, el MEdescubremuchas fibrillascolágenas másgruesas que laspequerias, pero no parecen consistir en fascículos de fibras más delgadasdispuestas ladoalado. En cambio, las
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L
de superposici6n
Fig. 9-11. 4r-r1hu.microgrdtíd rlectron~ca( X 175 000) en Und fibrilla de colágena aislada y tefida negativamente en la cual se advierten regiones pálidas y obscuras alternadas. Son lo opuesto de lo que se observa en la figura 9-10. En este caso, los segmentos obscuros son espacios vacíos y los pálidos regiones de superposición. Un segmento obscuro y uno pálido juntos corresponden a un periodo de 64 nanómetros. Abajo, esquemaen el cualse
ilustra la disposición de las moléculas de tropocolágena propuesta por Hodgc; y Petruska para explicar la periodicidad de 64 nm (ver explicación en el texto). (Cortesía de A. Howatson y J . Almeida.)
fibrillas pequeñas crecen paratornarse más largas poragrupacióndemoléculasadicionales de tropocolágena en sus lados en unadisposiciónespecial, que explicaremos. En segundo lugar, el ME revela que las fibrillas coIágenasmuestran lo quesellama periodicidad axil, o sea presentan unidades de estriación cruzada repetidas cada 64 nm en toda su longitud. La característica más manifiesta de estas estriaciones es que a todo lo largo de la fibrilla colágena una banda transversal obscura va seguida de una banda transversal más pálida(seguida,a su vez, de unaobscura y otra pálida, y asísucesivamente), come se observa enlafigura 9-9. Con técnicas más refinadas, en estas bandasobscurasypálidasseadviertenbandas aún más delicadas(fig. 9-10). Explicaremosestas bandas. Las bandas transversales en la fibrilla de colágena se observaron inicialmente con el ME, no en cortes sino en réplicas sombreadas de fibras colágenas tratadaspara disgregarlasen fibrillas. AI descubrirse estaperiodicidad de lasfibrillascolágenas,se comenzó a buscar la explicación. En primerlugar, se advirtió que la colágena podía disociarse en sus moléculas componentes y, después, que estas moléculas podían reunirsedenuevo por procedimientosbioquímicos adecuadasen fibrillas que presentabanla mismaperiodicidadaxilque la colágenanatural. Las moléculas en las cuales se podía disociar la colá-
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TElIDOS DEL CUERPO
genasellamaronmoléculas de tropocolágena: son las que están inmediatamente fuera de los fibroblastos.Surgió un problemainteresante,asaber: cómo lasmoléculas de tropocolágena,que se descubrió tenían 280 nm de largo, podían reunirse lado a lado para explicar la periodicidad de 64 nmde las fibrillas colágenas. Desde el punto de vista teórico, pudiera lograrse periodicidad de 64 nmen fibrillasconstituidas por moléculas de 280 nmde longitud si se dispusieran lado a lado de manera paralela pero superpuesta, en la cualcadamoléculase superpone a la adyacente enuna cuartaparte desu longitud, perosinunión de los extremos de las moléculas por delante ni por detrás,laclase de disposición queserepresentaen laporcióninferiordela figura 9-11.Además, esta hipótesis, enunciada por Hodge y Petruska, explicaría cómo lasmoléculas de 280 nm de longitud pueden disponerse de modo superpuesto para originar las bandastransversales enel trayecto de una fibrilla. Estas bandas se observan más patentemente en preparaciones teñidas negativamente de fibrillas colágenas, como se muestra en la parte superior de la figura 9-11. Se advierten segmentosrepetidos pálidos y obscuros; un segmento obscuro más uno pálidoformanuna unidad (periodo), ycada segmento pálidoformaalgomenos dela mitadde una unidad.Deberecordarse que en latinción (descrita en la pág. 133) el colorante entra y demuestra regiones que son menos densasen contenido o , en realidad, incluso pueden representar espacios verdaderos. En consecuencia, el colorante electrodenso entra en los sitios donde las fibrillas de colágena son de contenido menos denso; lossegmentos obscuros(teñidos negativamente),como semuestra enel esquemade la parte inferior de la figura 9-11, son menos densos que los segmentospálidos. Como puede advertirse en el esquema,cada segmentopálidotiene cinco moléculas de tropocolágena que loatraviesanpor cadacuatro quepasan por un segmento obscuro. Por esta disposici6n, cada molécula de tropocolágena se extiende en aproximadamente cuatro y media unidades,esto es, a travésde cinco segmentos pálidosperosólocuatroobscuros(fig. 9-11 abajo). Las regiones vacías(teñidasnegativamente enla fig. 9-11 arriba), entre los extremos de las moléculas de tropocolágena se llamanorificios. Sin embargo, durante la vida deben estar ocupados por algo, y se suponequecontienensubstanciaintercelular amorfa. Lo observado en las fibrillas colágenas después de. lacoloraciónacostumbradapara ME claro, es lo opuesto de lo que se advierte con la tinción negativa. Como puede apreciarse en la figura 9-10, la coloraciónconvencional(positiva)brinda un cuadro
complejo de bandas cruzadas con periodicidad básica subyacente obscura-pálida de 64 nmen posición opuesta a la obtenida por la tinción negativa. Dicho de otra manera: con la coloración corriente (positiva), lossegmentospálidoscorrespondena las regionesvacíasylos segmentos obscuros tienen este aspecto porque su contenido es más denso y carecen deregiones vacías y abiertas. Sin embargo, además de esta periodicidad básica pálida-obscura, como es patente en la figura 9-10, se superpone una disposiciónadicionalbastantecompleja de bandastransversales electrodensasyfinamenteespaciadas.Está comprobado que algunas sucesiones de aminoácidos polares se repiten varias veces a lo largo de las moléculasde tropocolágena.Cuandoestassucesiones se hallan en registro mutuo originan estas bandas finas teñidas de obscuro sobreañadidas a la periodicidad axil básica de 64 nanómetros.
Aumento de la anchura de las fibras coláaenas Enun sitio donde un fibroblast0 está elaborando colágena, las fibrillas más cercanas a él son lasmás angostas y lasmás alejadas son bastante más gruesas(fig. 9-9). Pudiera considerarseque las fibrillas más grandesse formanpor fusióndelasmáspequeñas producidasinmediatamenteallado del fibroblasto. Sin embargo, las bandas transversales no estarían obligadamente en registro en toda la longitud. El hecho de que las bandas se hallen invariablemente en registro, sugiere que cada fibrilla crece por aposición, porque moléculas adicionales de tropocolágenaseunen alasya reunidas conla misma superposición. Las estriacioneslongitudinalesque se ven en la fibrilla teñida negativamente que se muestra en la figura 9-11 probablemente indiquen la anchura de las moléculas individuales de tropocolágena. Formación de las fibras elásticas
Estructura fina de las fibras elásticas Como puede advertirse enlafigura 9-12, las fibras elásticas (señaladas con E en las partes superior e inferior derecha) son muy distintas delas fibras colágenas (dos fibrillas designadas por C en la parte superior izquierda de lamicrografía). A diferencia delas fibras colágenas, que valiéndose del ME consistenen muchasfibrillas,cada una conperiodicidad axil característica, las fibras elásticas son estructuras únicas quecarecen de periodicidad. La región central de la fibra está ocupada por la proteína amorfa llamada elastina, que tiene aspectopálido pues posee muy pocaafinidadporlassales de metales pesados empleados para la coloración habi-
ORIGENES. MORFOLOGlA Y FUNClONES DELASCELULAS
DEL TEIID0CONECTlVO
LAXO
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Fig. 9-12. Micrografía electrónica ( X 60 000) de fibras elásticas enlapared de una arteria en desarrollo (cobayo). Lasfibras elásticas (E) se observan en corte longitudinal (extendiéndose del úngulo superior derecho al Úngulo inferior izquierdo), en corte oblicuo, centro,derecha y en cortetransversal (abajo,derecha). Seapreque rodean cian microfibrillas (M) y se introducen en la elastina amorfa, modelándolaal formarse en fibras. También hay fibrillas de colágena (C) enel Úngulo superior izqlrierdn. (Ross, R . , y Bortlstcirl, P.: Sci. Am., 224:44, junio, 1971.)
tual para ME. Sin embargo, alrededor dela fibra e incluida en ella hay muchos componentes filiformes más electrodensosllamados microfibrillas (marcadas con M en la fig. 9-12). Como puede advertirse a la derecha del centro la figura 9-12, donde una fibra elástica está cortada oblicuamente, las microfibrillas son tubulares y tienen diámetro de aproximadamente 11 nm; como señalamos, carecen de la periodicidad axil característica de lasfibrillascolágenas. Las fibras elásticas tienen pues, dos proteínas componentes. La proteínaprincipal, elastina, constituye el componente amorfo de la fibra; la compo-
sición de aminoácidos es en algunos sentidos semejante a ladela colágena, sin embargo, el contenido de aminoácidos polares es mucho menor y, aunque es abundante en prolina y glicina, posee poca hidroxiprolinaycarecedehidroxilisina.Además,se caracteriza por presentardos derivados peculiaresde aminoácidos llamados desmosina e isodesmosina que, como veremos, forman los enlaces cruzados en la elastina. El segundo componente de lasfibraselásticases la proteína rnicrofibrilar. Difiere de la elastina y la colágena y es comparativamenterica en aminoáci-
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TEllDOS DEL CUERPO
dospolares; en consecuencia, setiñe mejor 91.- la elastina enlas micrografías electrónicas. Sin embargo, carece de la hidroxilisina y la hidroxiprolina que se observa en la colágena; posee concentración grande de carbohidratos(aproximadamente 5 por loo), lo cual indica que probablemente sea una glucoproteína.
motiva la formación de desmosina (y de isodesmosina) que enlazan cruzadamente las moléculas de tropoelastinaparaformarelastina. Al igual que ocurre con la colágena, los enlacescruzados enla elastinaaumentan conla edadyelloporúltimo puede tener consecuencias graves porque disminuye la elasticidad de las paredes arteriales.
Cómo la,elastina se modela en fibras
SINTESIS Y SECRECION DE GLUCOSAMINOGLUCANOS Y PROTEOGLUCANOS
La mayor parte de la elastina en el cuerpo se forma en lasparedes de los vasos sanguíneos, particularmente en lasarterias de grueso calibre, donde representa gran parte de la pared. En las paredes de los vasos sanguíneos la elastina es elaborada principalmente por células musculares. Sin embargo, en el tejidoconectivoordinario, la elastina,al igual que otrassubstanciasintercelulares,esformadaporlos fibroblastos. Un precursor dela elastina,llamado proelastina, es sintetizado de manera muy semejante a la procolágena. Pero, antes quepuedan formarse fibraselásticasapartir de la proelastina, los fibroblastos deben depositar fascículos de microfibrillas, pues actúan como armazón que moldea la forma de material amorfo neosecretado(elastina) en fibras. Sin las microfibrillas, la elastina probablemente nunca forme más que burbujas irregulares y no podríaconvertirse en fibras más o menoscilíndricas. El armazón de microfibrillas se forma en laintima cercanía del fibroblasto, avecesalolargo deun surco en lasuperficie. Unavez que el armazónse deposita, el material amorfo(elastina)comienzaa dar origen a una fibra y algunos fascículos de microfibrillasseintroducen en ella en tantoque otros permanecen como vaina alrededor dela fibra (fig. 9-12). La proelastina secretada por los fibroblastos parececonvertirse en tropoelastina de manera muy semejanteacomo la procolágena se transforma en tropocolágena,estoes,poreliminaciónenzimática de lacola dela molécula. Otra enzima del espacio intercelular,llamadalisiloxidasa, une los radicales lisina de cuatromoléculas de tropoelastina, locual
Estos componentes de lasubstanciafundamental del tejido conectivo también son sintetizados por los fibroblastos. Las porcionesproteínicas se sintetizan en el retículo endoplásmico rugoso, y las cadenas de carbohidrato se añaden principalmente enel aparato de Golgi, desde el cual los productos terminados llegan a la superficie celular por virtud de vesículas secretorias. No se ha dilucidado si hay relación químicaentrelassubstanciasintercelularesamorfas y la tropocolágenaantes de lareunión de ésta en fibrillas o durantelamisma.Sinembargo,seápreciarelaciónfísicaentre ambas, puesla substancia intercelular amorfa sepresenta en losespacios vacíos(llamadosorificios)entrelosextremos de las moléculas de tropocolágena y entrefibrillas.
CELULAS DE MUSCULO LISO Como explicaremosminuciosamentelascélulasde músculo liso en el capítulo 18, noslimitaremosa decir que son fusiformes, con núcleo alargado central y citoplasma de color rosa obscuro en cortes teñidoscon H y E. En el tejidoconectivolaxo se presentan como componentes de lasarteriolas que desembocan en lechos capilares y también en las paredes devénulasdegruesocalibrequedrenan los mismos. En ambos sitios estándispuestas pararodear laluzdel vasoinmediatamente por fuera del endotelio. Conviene explicar los métodos para identificarlas al describir el músculo liso (cap. 18) y los vasossanguíneos (cap. 19).
núcleo
Fig. 9-13. Esquemaen el cualse ilustra cómo unacélula de grasa blanca cambia de aspecto al sintetizar y almacenar grasa. Adviértase que por últimoadquiere aspecto en anillo de sello como se observa enel lado derecho.
núcleo
Y citoplasma
citoplasma
ORICENES.MORFOLOGIA
Y FUNCIONES DE LAS CELULAS DEL TEJIDO CONECTlVO LAXO
CELULAS GRASAS Y TEJIDO ADIPOSO Las células grasastambién se llaman adipocitos. Aunque células grasasaisladas o en grupos pequeños son componentes normales del tejido conectivo laxo, cuando un tejido consiste casi por completo en célulasadiposasorganizadas en lobulillos se llama tejido adiposo.
Adipocitos como representantes de una línea celular especial Las células adiposas parecen estar dispuestas más o menos al azar en el tejido conectivo laxo, por lo cual solíasuponerse que podíanprovenir de los fibroblastos.Sinembargo,haydatos de que son una línea especial de células del tejido conectivo. Si se trasplanta grasa de una parte del cuerpo donde se acumulan normalmente a otra donde no lo hace, las células trasplantadas nose convierten en fibroblastos enel nuevo sitio sino siguen funcionando como adipocitos. En consecuencia, parece ser que el motivo deque lagrasa se acumule en algunoslugares, porejemplo, enel vientre o los glúteos es que, en lugar de convertirse en fibroblastos, las células de mesénquima del tejido conectivo en desarrollo se diferenciansiguiendo otra línea celular;porello,las células adiposas son un tipo especial. Los individuos obesos poseen mayor número de adipocitos que los magros. Lascélulas adiposas tienenlarga vida; dado que la mitosis de las células destinadas a convertirse en adiposas es prácticamente completa para las dos a tres semanas después del nacimiento, enel adulto nohaydivisiónde células adiposasmaduras.Sin embargo, estudios en cultivo de tejidos indican que en lavida adulta hay células que tienen la facultad de formar nuevos adipocitos; bien pudieran ser los pericitos que describimos antes en este capítulo. CARACTERISTICAS MICROSCOPICAS ,DE LAS CELULAS ADIPOSAS
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mentevoluminosa de grasadilata en tal medida la célula queel citoplasma queda reducido auna película delgada, incluso el núcleo se torna algo distendido. El diámetro de una célula adiposa ocupada por grasa almacenada puede alcanzar 120 F m ; el aspecto de esta célula en corte transversal (si este corte pasa por la región del núcleo) eselde un anillo de sello; el núcleo corresponde al sello y el anillo está representadopor el citoplasmamuyadelgazado que rodea la grasa(fig. 9-13, derecha). Aunque el citoplasmaesfaadelgazado, se considera que no haydisminución de la cantidad total.
Morfología del tejido adiposo Esta variedad de tejido conectivo consiste en células adiposasorganizadas en gruposllamados lobulillos; están separados entre sí y sostenidos por formaciones de tejido conectivo laxo llamadas tabiques (fig. 9-14). Este estroma de tejido conectivo también transporta vasos sanguíneos y nervios al tejido adiposo.Dentro de un lobulillo,losadipocitos están separadosporestroma que consiste en nidos de fibras reticulares colágenas y delicadas en cuya mallahayabundantescapilares, y de esta manera loscapilaresy las fibrasnerviosas quedan en contacto intimo con los adipocitos. También suele haber células cebadas en el estroma de tejido conectivo; Aproximadamente 50 por 100 de las células del tejido adiposo no son adipocitos sino células de estroma. En cortes teñidos con H y E las células adiposas han perdido el contenido de grasa durante el tratamiento y los capilares entre ellas quizá carezcan de sangreporqueha sido expulsadapor los mismos motivos. La forma en que las células adiposas están aglomeradas en lobulillos se ilustra de maneranotable valiéndose del microscopioelectrónico de barrido, el cual revela que los adipocitos redondeados, cada uno de los cuales contiene una gota voluminosa de grasa, se disponen en lobulillos de manera muy semejante a las uvas en racimos (fig. 9-15).
L a primera indicación de una célula derivada del mesénquima que adopta la función de adipocito es Estructura fina de los adipocitos la aparición de gotitas de grasa en el citoplasma. En cortes teñidos con H y Eseobservancomo peLa capa de citoplasma de un adipocito que almacena la cantidad completa de grasa es muy delgada, queños orificios; sin embargo, en cortes por congelación se conserva la grasa y puede teñirse con colo- de modo que los organitos son desplazados en cierta rantes especiales como se describe en el capítulo 1 y medida por la gota de grasa principal en la mitad de cerca del núcleo, donde se ilustra en la lámina 1-1 abajo, derecha. En la fi- la célula hasta laregión se aprecia enlafigura gura 9-13, las gotitas están señaladas en negro. Co- haymáscitoplasma.Como mo se aprecia en la ilustración, en el tipo común de 9-16, una micrografía de un adipocito que almacena adipocito las gotitas se fusionan entre sí al aumentar pequeña cantidad de grasa, los organitos se advierten particularmente enel citoplasmaadyacente al de número y, porúltimo, una gotacomparativa-
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TEJlDOS DEL CUERPO
Fig. 9-14. Microfotografía de un corte de tejidoadiposo(epiplón), en el cual seadvierten lobulillos repletosde células adiposas. Los lobulillos están separados entre sí por tabiques de tejido conectivoque llevan vasossanguíneos y nervios.
Fig. 9-15. Micrografía electrónica de barrido ( X 400) en la cual seadviertela superficiede parte deun lobulillo de tejido adiposo blanco de la rata. Las células adiy posas tienen diámetrogrande son esféricas por la gotita voluminosa (micade grasaalmacenada. (Cortesía de Angel A , , R. Mills y M . Hollenburg.)
ORIGENES. MORFOLOGlA
Y FUNClONES DE LAS CELULAS DEL TEIID0CONECTlVOLAXO
núcleo. En los adipocitos se descubrenribosomas libres, las dos clases de retículo endoplásmico, aparatode Golgiy mitocondrias. Los organitosmás prominentes en la figura 9-16,se presentan en formadebastonesacausadelapocaamplificación. Tienen funciones importantes en las células adiposas,queexplicaremos. CLASES DE GRASA Y FUNCIONES GENERALES Hay dos clases principalesde tejido adiposo, el blanco y el pardo. La grasa blanca es el tipo habitual en mamíferos y forma casi toda la humana. En ocasiones es menos blanca, incluso amarilla, porque contiene caroteno. El tejidoadiposo pardo es muy escaso en el ser humano y relativamente abundante enalgunosmamíferos. Es pardodurante la vida porque posee riego sanguíneo capilar abundantey porque las células contienenmuchasmitocondrias y, en consecuencia, son ricas en citocromos (enzimas mitocondriales que, como la hemoglobina, poseen un pigmento). El tejido adiposo pardo participa principalmente en la regulación de la temperatura corporal
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en el neonato y actúa como fuente térmica en algunas especies de animales al despertar de la hibernación. Se describirá en detalle a su debido tiempo al mencionar los efectos de la adrenalina sobre el metabolismo adiposo. El tejido adiposoblancoconstituye 15 a20 por 100 del peso corporaldevaronesadultosy 5 por 100 más en las mujeres. En cierto modo, puede considerarse un órgano voluminoso metabólicamente muy activo que participa de manera primaria en la captación, la síntesis, el almacenamiento y la movilización (movilización significa que las calorías se tornen disponibles como combustible a otros sitios del cuerpo) de lípidos neutros (grasas). En los adipocitosalatemperaturacorporal la grasaestáen forma de aceite. Consiste en triglicéridos, que comprenden tres moléculas de ácido graso esterificado en glicerol. Los triglicéridos tienen el contenido calórico máximo entre los alimentos, por lo cual la grasaen los adipocitos es almacéndecombustible ricoencaloríasypesocomparativamentebajo. Además, para quienes viven en países fríos, la grasa ayudaaaislarlaspartes del cuerposubyacentes. Además, es relleno magníficode hendiduras diversas en el cuerpo y brinda "almohadillas" sobre las cuales pueden apoyar cómodamente algunas partes de la economía.
SINTESIS DE GRASA POR LOS ADIPOCITOS La grasa almacenada en un adipocito es sintetizada por la célula a partir de bloques fundamentales que llegan por la sangre. Estos bloques pueden ser proporcionados por la grasa en la dieta y también por carbohidratos y proteínas.
Fig. 9-16. Micrografíaelectrónica ( X 3 000) de un adipocito de una preparación decélulaslibresde grasa blanca. Estacélula posee menos lipido del que se observaría enla mayor parte de l a s células adiposas; de lo contario, el citoplasma estaría tan adelgazado que sería muy difícil observar los organitos (como es patenteenel cíngulo superior derecho, dondese apreciaparte del citoplasma de otro adipocito con mayor contenido lípido: obsérvese que en este caso, marcado Cit. ad., está m u y adelgazado). Las áreas pálidas (granulosas) enellípido son artefactos (Art.). Obsérvenselas mitocondrias (Mit.) abundantes enlos adipocitos. (Angel A. y Sheldon H. Ann. N. Y . Acad. Sci., 232:757, 1965.)
Destino de la grasa en la dieta. Las grasas neutras (triglicéridos) consumidos en la dieta son digeridos principalmente por una enzima llamada @asa que .el pancreas secreta hacia el duodeno. Su acción la facilita sitio. Cos la bilis, secretada por el hígadoenelmismo componentes biliares ayudan a emulsionar la grasa de modo que la acción de la lipasa sea más eficaz. Como resultado de la digestión, la grasa se desdobla en ácidos grasos y glicerol, y el resto se desdobla sólo hasta monogticéridos. Los ácidos grasos experimentan absorciónporla membrana celular apical de las células epiteliales de absorción que revisten el intestino; dentro de estas células, se sintetiza glicerofosfato y se combina en el reticula endoplásmico liso con ácidos grasos para formar nuevos triglicéridos. Los monoglicéridos también son absorbidos, se recombinan con ácidos grasos en el retículo endoplásmico liso y forman triglicéridos.
Se pormenorizan la absorcióndegrasasen caaitulo 21. peroaauídebemosmencionaraue
el el
triglicérido recién reconstituido(grasaneutra) es transportado a las membranas celulares laterales de las células epiteliales intestinales en vesículas que se desprenden por gemación del retículo endoplásmico liso en el cual se forman. En consecuencia, las gotitas de grasa dentro de las células epiteliales intestinales están cubiertas por membrana que deriva del retículo endoplásmico liso. Sin embargo, al llegar a lamembranacelular,estasgotitaslimitadaspor membranas se fusionan con ella y expulsan su contenidoenformadegotitas sin membrana hacia el espacio intercelular entre una célula epitelial y la siguiente. De esta manera, las gotitas de grasa pronto llegan al líquidotisulardebajo del epitelio y se desplazan con el mismo al drenar hacia los capilares linfáticos en el tejido conectiv.0 subyacente. Después de un alimento grasoso las gotitas de grasa neosintetizadaspueden ser losuficientementeabundantes para dar a la linfa aspecto lechoso; en realidad, si se haconsumidoabundantegrasa,incluso el plasma sanguíneopuedetornarselechosocuandola linfa llega a la sangre. Como se descubrió que este aspecto lechoso del "jugo" (linfa) de los linfáticos dependíadelapresenciadegotitasdiminutasde grasa, con aproximadamente 1 pm de diámetro las gotitas se llamaron quilomicrones (gr. chyIos, jugo; micro, pequeño). Además de triglicéridos, los quilomicronescontienenfosfolípidos, ésteres de colesterol y algo de proteínas, conjugadas con los lípidos en forma de lipoproteínas. Al pasar por los capilares la sangre que contiene quilomicrones, éstos quedan expuestos a la lipasa lipoproteínica, enzima relacionada con las células de revestimientoendotelialdeestosvasos;laenzima degrada los triglicéridos en ácidos grasos y glicerol. Cuando ocurre lo anterior en un capilar en el tejido adiposo, los ácidosgrasospueden ser absorbidos porunadipocito y combinarseconglicerofosfato sintetizado por la célula adiposa. Después que los quilomicrones han desaparecido de la sangre, en esta última queda algo de lípido en forma de lipoproteinas (lípidos conjugados con proteínas), producidas principalmente por el hígado y sintetizadas en parte a partir de los lípidos obtenidos de los quilomicrones absorbidos por este órgano. Las lipoproteínas son fuente de ácidos grasos para las células corporales; las obtienen localmente las células por acción local de la lipasa lipoproteínica sobre las lipoproteínas que llegan a las celulas por los capilares. Formación de grasa a partir de los ácidos grasos de los quilomicrones y las lipoproteínas de la sangre. La mayor parte del lípidoenlas células adiposas tiene el origen que explicaremos. Porla acción de la li-
pasa lipoproteínica, se liberan ácidos grasos libres de
los quilomicrones o de las lipoproteínas de la sangre y pasan a las células de tejido adiposo; dentro de ellas, los ácidos grasos vuelven a convertirse rápidamente en triglicéridosporuna reacción de acoplamiento en que participa glicerofosfato; esta substancia proviene exclusivamente del metabolismo de la glucosa que ocurre en la célula adiposa. El glicerol liberado de la degradación de los triglicéridos que llegan a la célula no puede volver a combinarse con los ácidos grasos porque el tejido adiposo carece de una enzima, la glicerocinasa, indispensable para que ocurra lo anterior; en consecuencia, el glicerofosfato necesario paraproducirtriglicéridos los adipocitos dependedeque los cardentrode bohidratos sean metabolizados en la misma célula. A diferencia de lo que ocurre en las células epiteliales de absorción intestinales, las gotitas lípidas en las células adiposas no están rodeadas por unidad demembrana. Sin embargo,enlosadipocitoslas gotas de grasa, en ocasiones están cubiertas por un tipo especial derevestimientoqueparececonsistir en unadisposiciónordenadadefilamentosdelicados. Aparece nueva grasa en el citoplasma en forma de gotitas muy finas que pueden aislarse de homogeneizados de células adiposas y forman lo que los bioquímicosllaman liposomas; el diámetrovaría desde la mitad hasta el doble de los quilomicrones, con los cuales guardan alguna semejanza cuando se observan con el ME. Destino de carbohidratos y proteinas en la dieta. En el intestino, los carbohidratos son desdobla-
dos por enzimas en monosacáridos, en tanto que las proteínas son desdobladas en aminoácidos. Estos productos s e absorben a través de las células epiteliales delintestino y llegan a la circulación sanguínea estas substancias (particularmente la glucosa) también puedenformar grasa. La glucosa y los aminoácidos atraviesan las membranas celulares de los adipocitos por mecanismos de transporte específicos.
Formación de grasa a partir de glucosa o aminoacidos. Como mencionamos en el capítulo 5 al referirnos a las mitocondrias, la glucosa es degradada en la
matriz citoplásmica por una serie de reacciones llamada glucólisis, y los productos d e la misma son oxidados por enzimas mitocondriales lo cual brinda la mayor parte de la energía necesaria para la célula. Sin embargo, algunosproductosde la degradación de la glucosa y los aminoácidos en la matriz citoplásmica pueden convertirse en ácidos grasos de cadena larga, que como ya explicamos, se combinan con glicerofosfato neosintetizado y se convierten en triglicéridos. Cómo la grasa vuelve a degradarse en las células adiposas, con liberación de ácidos grasos que otras célutascorporalespuedenutilizarcomocombustible. Cuando el aporte calórico está restringido por
cualquier motivo, la necesidad energética de las células del cuerpo es satisfecha al recurrir a la reserva alimen-
ORIGENES, MORFOLOGZA Y FUNClONES DE LAS CELULAS DEL TEJIDOCONECTIVOLAXO
tariaalmacenada en los adipocitos.Además,porla influencia de falta o exceso de algunas hormonas (que en breve explicaremos) los ácidos grasos son liberados de los adipocitos y utilizados como combustible. El mecanismo por virtud del cual la grasa es degradada depende de la acción de otro sistema enzimático llamado lipasa tisular, diferente del sistema de lipasa lipoproteínica. El sistemadelipasatisularconsiste en una lipasa para triglicéridos sensible a hormonas y una lipasa para monoglicéridos. En circunstancias corrientes, la lipasa para triglicéridos permanece inactiva y debe ser activada para poder degradar moléculas de triglicérido. Esta activación ocurredespuks de la interacción de una hormona lipolítica. Esta activación ocurre después de la interacción de una hormona lipolítica, por ejemplo, adrenalina o noradrenalina, cuyo receptor específico está en la superficiecelular.Como consecuenciade esta interacción,aumentalaconcentraciónlntracelular de AMP ciclico (substancia que actúa como mensajero químico para indicar a la célula que ha sido estimulada por una hormona), y se considera que lo anterior activa la lipasa tisular. La función de este sistema degrada el triglicérido del glóbulo adiposo en la superficie, y los ácidos grasos liberados de esta manera son metabolizados o atraviesan la membrana de la célula adiposa para entrar en la circulación,donde se conjugan con albúmina,que actúa como portador, y son transportados a otras células para proporclonarles cornbusilble.
EFECTOS DE HORMONAS SOBRE EL TEJIDO ADIPOSO Varias hormonas tienen efectos sobre el tejido adipo-
so. Por ejemplo, la diferente distribución de la grasa en varones y mujeres sugiere que las hormonas sexuales modifican el sitio donde se desarrollan adipocitos. También está comprobado que las hormonas de la corteza suprarrenal producen el mismoefecto. En realidad, muchashormonasactúanindirectamente, o quizádirectamente, sobre el tejidoadiposo de una manera o de otra. Aún más importantes son la insulina y la hormona de la médula suprarrenal llamada adrenalina. El efecto de estaúltima es remedadoporestimulacióndelas fibras simpáticasdelsistema nervioso autcnomoque terminan alrededor de los adipocitos y liberan localmente noradrenalina. En primer lugar, nos referiremos a los efectos de la insulina. Efectos de la insulina. Según explicaremos en detalle más adelante, la insulina es producida por las células de los islotes de Langerhans del páncreas y la cantidad secretada es regulada por la concentración de glucosa en la sangre. En consecuencia, cuando un sujeto ingiere abundantes carbohidratos se secreta más insulina hacia la sangre, en tanto que en circunstancias de ayuno o dieta disminuida, la secrecion de insulina por el páncreas disminuye mucho. La insulina,ademásde otros efectos, modifica en gran medida los adipocitos; estos últimos poseen los que se han llamado recepto-
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res de insulina en la membrana celular, y cuando la insulina en la sangre alcanza cifras grandes se combina con suficientes receptores en los adipocitos para activar varias reacciones y hacerlos que sinteticen y almacenen grasa. Las reacciones activadas incluyen aumentodelacaptación de glucosa y la síntesis de grasa a partir de la misma y mayor actividad de la lipasa lipoproteínica y, en consecuencia, aumento de la Ilegada a los adipocitos de ácidos grasos a partir de los quilomicrones y ellípido de lipoproteínas.Simultáneamente, la insulina disminuye la movilización de grasas de los adipocitos al disminuir la acción de las enzimas que participan en la degradación de la grasa almacenada en la célula. Es interesantequela capacidad de lascélulasque elaboraninsulinapara reaccionar a la mayor cantidad deglucosa en lasangre varía endistintossujetos y pueden degenerar si se ven excedidas por la demanda demayorfunción (lo cualpuedeocurrirenindividuos que tienen capacidad limitada en este sentido). En consecuencia, los sujetos con capacidad limitada para producir insulina tienden a sufrir diabetes y deben vivir con una dieta regulada para evitar que disminuya la capacidadlimitada de secretarinsulina. Se comprende fácilmente por qué los diabéticos adelgazan, pues la insulina facilita la síntesis y el almacenamiento de grasas en los adipocitos y bloquean la degradación de las grasas. Cuando la ingestión de carbohidratos es insuficiente, el cuerpo produce menos insulina y explica por qué al limitar la ingestión de carbohidratos los sujetos normales no se tornan obesos y por qué engordan quienes tienen células competentespara producir bastanteinsulina y que no pueden dejar de consumir muchos dulces y almidones.
EFECTOS DELA ESTIMULACION NERVIOSA SOBRE EL TEJIDO ADIPOSO Los datos acerca de los efectos de la adrenalina y el estímulo dela porción simpática del sistema nervioso autónomo (descrito enel cap. 17) sobre el tejido adiposo se obtuvieron fácilmente al estudiar la grasa parda, antes llamada glándula de hibernación a causa de su semejanza superficial con tejido glandular. Grasa parda. Se caracteriza histológicamente porque la grasa se presenta en muchas gotitas en el citoplasma (fig. 9-17), y comono se fusionan en una voluminosa, la disposición se llama rnuftilocular (lat. focus, lugar o sitio) a diferencia de lo que se observa en las células de grasa blanca, en las cuales el lípido forma una gota aislada, por lo cual se llama unilocular. Las células degrasaparda sólo alcanzan aproximadamente una décima parte del diámetro de las de grasa blanca y difieren de ellas porque poseen mitocondrias más abundantes y voluminosas. La mayor concentración de mitocondrias
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TEJIDOS DEL CUERPO
una propiedad peculiar del tejido adiposo pardo; es vital para la supervivencia del neonato humano y para los fenómenos de calentamiento de los animales en hibernación.
CELULAS PLASMATICAS
Fig. 9-17. Micrografia con medianoaumentode un corte de grasaparda de la rata. En esta clase de grasa el núcleo de las células(quese observancomo estructuras redondeadas negras) tiendena ser más centrales y los lóbulos de grasa nose fusionan. En consecuencia, el citoplasma tiene aspecto vacuolado.
La célula plasmática se clasificó hace largo tiempo como célula del tejido conectivo laxo. Se identificaba fácilmente en los cortes teñidos con H y E como célula comparativamente voluminosa y redondeada con núcleo excéntrico y abundante citoplasma basófilo (fig. 9-18), y solía presentarse en el tejido conectivo laxo de algunos sitios del cuerpo. Sin embargo, aunque se consideraba célula del tejido conectivo laxo, se advirtió que la célula plasmática se presentaba en concentración aún mayor en el tejido hemopoyético llamado tejido linfático (que incluye amígdalas,ganglioslinfáticos, nódulos linfáticosy bazo, como se describe en capítulos ulteriores). Por ello, las célulasplasmáticasllegaronaconsiderarse componentesdel tejido linfstico y tambiéndel tejido conectivo laxo.
Evolución de 10s conocimientos acerca del origen y la función de las células plasmáticas
En laprimera mitad delsiglo XX, se describían sistemáticamente las células plasmáticas en los tratados de histología y patología, pero antes de 1947 se desconocía su función.Pasó aúnmás tiempopara que se aclarara su origen con certeza. Comprobar la función y el origen ha tenido gran importancia en la evolución dela inmunologíaactual. En realidad, hoy casi carece de sentido describir las células plasmáticas del tejidoconectivolaxo sin entrar enla La hormonallamadaadrenalina (producida por la explicación de que son parte de la base celular de la glándulasuprarrenal, particularmente duranteestados inmunología actual, aspecto dela histología que emocionales) y unasubstanciasemejante,la noradre- tiene gran importancia, interés y valor como antecenalina (liberada en el periferia delascélulasadiposas dentes para el estudio formal ulterior de la inmunocuandose estimulan las fibrasnerviosas simpáticas logia. En consecuencia, para relacionar la histología que reciben), afectan intensamenteelmetabolismo de de la manera más eficaz posible con la inmunología, los adipocitos. Su primer efecto es causar la formación de más AMP cíclico, derivado del ATP que es mediador el resto deeste capítulo y los varioscapítulossiorganizadosparabrindar la mayor de los efectos de muchas hormonas, como se explica guientesestán en el capítulo 25. El AMP cíclico aumenta, a su vez, la parte de los datos que un estudiante deseara obtener en este campo particular de la histología. Comenzaactividad de la lipasatisular,queliberaácidosgrasos de los triglicéridos almacenados. remos con comentarios adecuados acerca del carácLa adrenalina y lanoradrenalina parecen participar tergeneralde lainmunología y después describireen el despertar de los animales de la hibernación, esta- mos la morfología de las células plasmáticas. do en el cual el metabolismo es muy lento. En este caLa palabra inmunología. El término inmunidad so, los ácidos grasos que se acumulan en el adipocito etimológicamente (lat. immunis) significa seguro O actúan de modoque desacoplan los fenómenosde exento de infección. El estudio de la inmunidad oxidación de la producción de ATP, con el resultado de (inmunología) comenzó hace largo tiempo aldesque gran parte de la energía generada es térmica. Esta cubrir que individuos que se habían restablecido de ineficacia cuidadosamenteregulada es partemuyimportante del mecanismo de producción de calor, y es enfermedadestransmisibles rara vez corrían peligro
enla grasa parda es importante por supapel como tejido que produce calor. Suele observarse un poco de grasa parda en el mediastino, en el trayecto de la aorta y debajo delapiel entrelosomóplatos. Las células en lagrasaparda tienen inervación muy abundante de fibras de la porción simpática del sistema nervioso autónomo.
ORZGENES,MOrCFOLOGlA Y FUNCIONES DE LASCELULAS DEL TEJIDOCONECTIVOLAXO
Fig. 9-18. Microfotografía con inmersión en aceite de una célula plasmática del intestino grueso humano. Adviértame los rasgos característicos de la célula plasmática; el aspecto en carátula de reloj del núcleo (N) que depende de los gránulos periféricos de cromatina ( C ) ;un nucléolo prominente (n);citoplasma en basófilo (b),e imagen negativa de Golgi. ( G ) Esta c6lula tiene c o n t o r n o redondeado porque no está comprimida por otras.
de contraer la misma enfermedaden circunstancias semejantes a las del primer contagio. Ello, claro está, planteó la pregunta de por qué padecer la primera crisis protegía al individuode ataques ulteriores. A su debidotiempo,secomprobóque el individuo que adquiría inmunidad poseía algunas proteínas(llamadas anticuerpos) enel plasmasanguíneo, que éstas reaccionaban específicamente ante el microorganismo causal del padecimiento y lo hacían innocuo. Se acopiaron muchos datos sobre anticurrpos antesde precisar su origencelular;porejemplo: se descubrió que eran una clase de globulina, tipo particular de proteína del plasma sanguíneo. En consecuencia, los anticuerpos en la actualidad suelen llamarse inmunoglobulinas. Además, se descubrió que eran específicospara el microorganismoinfectante, y se idearon pruebasparadescubrirlos. En algunos casos se formaban anticuerpos al inyectar como vacunas microorganismos patógenos muertos o tratadosde otramanerapara impedirque sepropagaran, por lo cual fue posible inmunizar a los individuos contra algunas enfermedades transmisibles. Sinembargo,sedesconocíaporentonces elorigen celular de losanticuerpos,aunquepatólogosehistólogos conocían el aspecto de las células plasmáticas y que se observaban en sitios expuestos a la infección, a saber; el tejido conectivo laxo subyacente
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Fig. 9-19. Microfotografía en la cual se advierten abundantes células plasmáticas que se han acumulado en el tejido conectivo laxo debajo del epitelio amigdalino. El contorno anguloso depende del agrupamiento intimo de las células.
a los epitelioshúmedosquerevistenel intestino; el aparatorespiratorio, incluidaslas amígdalas,y en losganglioslinfáticos y el bazo(como se describe en los capítulos siguientes). Pero enlasegunda mitad del siglo xx se obtuvieron datos de que las célulasplasmáticaselaborabananticuerpos, y se demostró su importanciaverdadera. CARACTERISTICASMICROSCOPICAS DE LAS CELULAS I'LASMATICAS Aspecto de las células plasmáticas en cortes teñídos con H y E. Las células plasmáticas se identificaronfácilmente. Si están en libertad en los tejidos son redondeadas (fig. 9-18), pero cuando están comprimidas entre sí el contorno puede ser más anguloso (fig. 9-19). Una célula plasmática posee abundantecitoplasma en relación con lasdimensionesdel núcleo, que suele ser redondo y excéntrico(fig.9-18N). Sin embargo, en ocasionesparece estar en el centro de la célula porque el corte rebanó el núcleo excéntrico en las porciones superior o inferior de la célula. Gran parte de la cromatina nuclear estácondensada y la cromatinaperiférica (c enla fig. 9-18) suele estar dispuesta como los números dela carátula del reloj, lo cualdaalnúcleo un aspecto característico de "carátula de reloj" (fig. 9-18). En oqasiones tambiénseadvierte un nucléoloprominente (n en la fig. 9-18). El citoplasma es intensamente basófilo(b en la fig. 9-18) y a menudo muestraimagen negativa de Golgi(fig. 9-18G). La basofilia intensa del citoplasma depende de la abundancia de rRNA. En las célula plasmáticas maduras
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TE/lDOS DEL CUERPO
Fig. 9-20. Esquema de una cblula plasmática en el cual se aprecia la eSlruClufd find. El d b u n d d n l e
Cromatina
retículo endoplásmico rug(^.(^ (REr) i n d m la magn~tud de la síntesls de anticuerpo destinad(] para la secreciiln. LJ regiirn de Golgi bien desarrollada manltiesta que la secreci6n se etectua p(3r este organ~to.(C(1rtesia de C . 1’. Leblond.
I
Centríolos
a veces se aprecian gotitas o cuerpos acidófilos, llamados cuerpos de Russell. Estructurafina. Los anticuerpos(inmunoglobulina)sonsintetizados y secretadosporlascélulas plasmáticas. En consecuencia, su citoplasma muestra gran especialización para la síntesis de una secreción proteínica, pues posee abundantes cisternas del retículo endoplásmico rugoso (fig. 9-20) que pueden estaraplanadas o algodilatadas. En corteshechos en planosadecuados pueden advertirselosribosomas dispuestos en forma de espirales (polirribosomas). La región de Golgi de las células plasmáticas suele ser voluminosa (fig. 9-20). En ella se advierten centríolos,cerca del núcleo(fig. 9-20). Las inmunoglobulinas contienen algo de carbohidratos, parte de los cuales se une a las proteínas en el retículo en-
Vesiculas secretorias
doplásmico rugoso y el resto en la región de Golgi. Las vesículassecretorias se originandela misma maneraque en lascélulasacinosas del páncreas;a saber: la secreción se acumula en el .borde de un sáculo aplanado de Golgi donde se desprende por gemación una estructuravesicular y se convierte en vesículasecretorialibre. Las vesículassecretorias (fig. 9-20) vierten su contenido en la superficie celular. Los cuerposde Russell observadoscon el MF pudieran corresponder acúmulos a extraordinariamentevoluminosasdesecrecióndentrodelretículo endoplásmico rugoso; dato que pudiera significar que la célula plasmática está comenzando a regenerar. Lasdemáscaracterísticasdelascélulasplasmáticas observadas con el ME no son excepcionales, sal-
ORIGENES,MORFOLOGIA
Y FUNCIONESDELASCELULAS
vo que la membrana celular a menudo se extiende en prolongaciones digitiformes. Las inmunoglobulinassecretadasporlas células plasmáticas del tejido conectivo laxo y el tejido linfático deben llegar a la sangre por la linfa. Las células plasmáticas del bazo, como veremos en el capítulo 13, tienen un acceso más directo a la sangre.
DEL TEJIDO CONECTIVO LAXO
273
tenospuedencombinarseconproteínascorporalesy formar macromoléculas que tienen configuraciones diferentes de las que se presentan en estado normal en el cuerpo, por lo cual se convierten en antígenos y desencadenan formación de anticuerpos.
Las células plasmáticas producen los anticuerpos que circulan en la sangre, los cuales se llaman humorales (lat. humor, líquido). Hay otra clase de mecanismo celular que participa en la inmunidad y que DESARROLLO DE LAS CELULAS PLASMATICAS no depende de anticuerpos humorales; se explica en COMOREACCIONAANTIGENOS el capítulo 13 yseobserva,porejemplo,en el QUE ENTRAN A LOS TEJIDOS rechazo de trasplantes de tejidos de una persona a ¿Qué esunantígeno? Etimológicamente(gr. anti, otra. No es mediadapor células plasmáticassino por células de otra clase que van directamente a los contra; gennan, engendrar), antígeno denota una substejido extraño(quesonantigénicos), tancia contra la cual se produce algo (en este caso un injertosde anticuerpo específico) si la substancia entra en los teji- donde destruyen las células extrañas. dos y se pone en contacto con líquidos y células corporales. Sin embargo, para que una substancia determinada produzca anticuerpos y por ello actúe como antigenodebeposeeralgunas características. En primer lugar,Jebe estarenforma de macromoléculas. Los antigenos suelen ser proteínas de peso molecular comparativamente alto, pues rara vez su peso molecular excede de 5 000. Algunos son proteínas en combinaciónconpolisacáridos. En segundolugar,para que cualquier clase de substancia macromolecular produzca formación de anticuerpos en un individuo dado, debe ser extraña para el cuerpo en el sentido de que las moléculas deben diferir de cualquier otra macromolécula que normalmente se desarrolló en el cuerpo y quedó tisulares durante la vida expuesta a los líquidos embrionaria yfetal.Debecomprendersequealdesarrollarseel cuerpo se sintetizanen éI incontables macromoléculas distintas, que no actúan como antígenos.Cuando ha terminadolatarea de formarel cuerpo (y toda la gran variedad de macromoléculas que contiene), lo cual suele ocurrir cerca de la fecha del nacimiento, el organismo desarrolla la capacidad de identificarmacromoléculas adlcionales(diferentes)que se introducen en éI y es capaz de reaccionar a ellas formando células plasmáticas. Estas macromoléculas extrañas son antígenos y las células plasmáticas que se forman ante la presencia de cadanueva claseproducen anticuerposespecíficos quese combinan tambiénespecíficamenteconellas. Con muy pocas excepciones, los microorganismos patógenOS entran en el cuerpo después de nacer, y como las macromoléculas son diferentes de las que reconoce el cuerpo, los gérmenes son reconocidos como antígenos por el cuerpo. Además de los antígenos de virus, bacterias, protozoarios yotros microorganismos patógenos, pueden actuar como antígenos macromoléculas extrañas de algunas substancias inactivas que se introducen en el cuerpo, por ejemplo, polvos y polenes que de alguna manera atraviesan la cubierta epitelial y las membranasderevestimiento y entran en el tejido coneCtiV0. Además,determinadassubstanciasquímicas, por ejemplo, algunos fármacos, por su carácter de hap-
COMO SE COMPROBO QUE LAS CELULAS PLASMATICAS ELABORAN ANTICUERPOS Antesde describir el enfoqueempleadopara comprobar lo anterior, debe explicarse que se empleó un método que hoy se llama técnica de inmunofluorescencia. Los procedimientos son comparativamentenuevos y han permitidolocalizara muchassubstanciasantesnodemostrables(incluidos los anticuerpos elaboradas por las células plasmáticas) dentro de las células o tejidos, de manera específica. Daremos algunos de los antecedentes que llevaron a su descubrimiento. Evolución de los conocimientos. El factor limitante del poder de resolución del MF es, como se mencionó en elcapítulo 1, la longituddeondade la luz. Es curiosoquelas técnicasde inmunofluorescenciasurgieran de intentos para mejorar la resolución del MF al utilizar luz de longitud de onda más corta (en los límites ultravioletas) Ya se habían hecho algunosprogresos para obtener mejor solución con luz ultravioleta cuando se descubrió que si se empleaba en cambio un haz de electrones,debido a su longitud de onda muycorta, podía lograrse mayor resolución que con luz, incluso de longitudes de onda minimas. El uso de la luz de longliud de onda cortamollvo el advenimlenlo de una nueva clase de lecnlca hlslológlca, pero por otro mollvo. Una característica física de algunas substancias químicas es que absorben energía luminosa de longitud de onda corta y la emiten como luz visible, propiedad llamada fhorescencia. Ello se aprovechaampliamente en el microscopio de fluorescencia. Microscopio de fluorescencia. Aunque básicamente essemejante al microscopio fotónicocomún,el microscopio de fluorescenciaestáequipadoconuna lámpara de vapor de mercurio que emite luz muy intensa que incluye algo de la gama ultravioleta. Se hace pasar por un filtro especial que elimina todas las longitudesdeondaexceptolasnecesarias paraproducir
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TEIIDOS DEL CUERPO
fluorescencia. Las longitudes de tienen usadas onda dimensión suficiente para atravesar lentes de vidrio. Como se emplea luz de las longitudes de ondas mayores en la gama ultravioleta, parte de ella, después de atravesar las porciones no fluorescentes del corte, sigue por las lentes del objetivo y los oculares. En consecuencia, Dara imDedir la lesión de los oios por esta luz invisible, deben colocarse debajo de los oculares utilizados para observar los cortesfiltrosadecuadosqueexcluyan los rayos ultravioletas pero permitan el paso de la luz en el espectro visible. Además, debe utilizarse un filtro semejanteparafotografiar la fluorescencia en los cortes, pues de lo contrario pudiera entrar suficiente luz ultravioleta en la cámara para velar la película.
Proteínas marcadas con colorantes fIuorescentes. Lo que hizo al microscopio de fluorescencia tan útil para los histólogos fue descubrir que algunos colorantes,principalmente la fluoresceínaque emite fluorescencia verde brillante) o la lisamina rodamina (que emite luz roja) podían unirse químicamenteamoléculasdeproteína.Despuésdeaplicarlas a las células de los tejidos o de inyectarlas en animales, las proteínasmarcadas con colorantes fluorescentes podían, por ejemplo, buscarse en células o tejidos valiéndose de microscopio de fluorescencia. La técnica se tornó muy útil al descubrir que el colorante fluorescente se unía con la misma facilidad a un anticuerpo específico (una proteína) y que el anticuerpo conservaba la especificidad después de ser marcado. De estamanerafueposiblepreparar reactivos marcados con colorantes fluorescentes que reaccionaban inmunológicamente, en forma específica con el componente particular problema. La especificidad de la técnica depende de que las moléculas de anticuerpo tienen la facultad de reconocer y adherirse a moléculas del antígeno contra el cual se produjeron,amaneradellaveycerradura, en la queunaregióndelamoléculadeanticuerpo “se adapta” a la molécula de antígeno de una manera precisa. Los métodos fundados en este principio se llaman técnicas de inmunofluorescencia. También fue posible utilizar la inmunofluorescencia para descubrir sitios de localización de anticuerpos y de antígenos en los tejidos corporales. Valiéndose de una técnica de inmunofluorescencia, Coons y colaboradores, en 1955, demostraron que el anticuerpo formado como respuesta a unantígenoinyectado era producido por las células plasmáticas. El ingenioso método que idearon para este fin se Ilama la técnica del emparedado inmunofluorescente. ~
Corte que Célula tejido de produce anticuerpos
se adhiere a la célula que produceantic
E,
CORTE
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Los delalles del mélodo son éslos: se myecla a u n animal el antígenoproblema y se preparan cortes de muestras de tejido extraídas y fijadas de una manera especial.Pueden emplearse cortes por congelación o
El anticuerpo fluorescente se adhiere al antígenounido alanticuerpoen lacélula
Fig. 9-21. Esquema en el que se ilustran las tres etapas de la técnica de emparedado inmunofluoreskente. No se han dibujado a escala las dimensiones relativas de los componentes.
por inclusión en parafina (Sainte-Marie). Cuando los cortes concélulas queelaborenanticuerpos (como se muestra en la fig. 9-21, arriba) se bañan con una sohción del mismo antígeno que se inyectó, éste se adhiere a las células que elaboran el anticuerpo (fig. 9-21 centro). Los cortes se lavanparaeliminarelantígeno que no se ha combinado con el anticuerpo y después se aplica anticuerpo marcado con colorante fluorescente para el antígeno particular. Este, claro está, se une al antígeno adherido al anticuerpo específico en las células (como se observa en la fig. 9-21, abajo), de modo que estascélulaspueden identificarseconelmicroscopio de fluorescencia (ver más adelante). El aspecto de las células puede observarse en la figura 13-17. Este métodoindirecto se llamatécnica del emparedado inmunofhorescente, porque consiste en formar un emparedado con una capa de antígeno entre dos de anticuerpo. Técnicasdeinmunofluorescencia. Dos técnicas importantes de inmunofluorescencia se emplean mucho paraestudiarcomponentes macromolecularesyproductos de células y tejidos. Tienen tantas aplicaciones útiles en los estudios histológicos que se justifica describirlas brevemente. Si el componente químico problema tiene peso molecular alto, suele ser antigénico al inyectarlo en un animal de otra especie. Por lo anterior, es comparativamente fácil aislar la fracción de anticuerpo (inmunoglo-
ORIGENES,MORFOLOGIA
Y FUNCIONES DE LAS CELULAS DEL TEJIDO CONECTIVOLAXO
bulina) del suero sanguíneo del animal inyectado (inmunizado), y este anticuerpo puede marcarse con colorante fluorescente sin destruir la especificidad antigénica. Entonces, el anticuerpo marcado puede utilizarse como reactivo específico para localizar el antigeno contra el cual se elaboró, método llamado técnica directa de anticuerpo fluorescente. Para producir anticuerpo específico, el componente problemainicialmente debe liberarse de todo contaminante,pues de otra manera las impurezas pudieranmotivarformación de anticuerposindeseablesque menguarían la especificidad del método. El antigeno purificado se inyecta repetidamente, con intervalos adecuados, en el animal de laboratorio, generalmente conejo o ratón, que reacciona elaborando cantidades crecientes del anticuerpo específico. Una técnica más versátil y sensible de inmunofluorescencia empleada en la investigación es la técnicaindirecta de anticuerpomarcadoconcolorantes fluorescenfes. Para comprender las bases de este método, debe apreciarse que las inmunoglobulinas de una especie, aligual que cualquier otra proteína, son reconocidas como extrañas al inyectarlas en animales de otra especie; en consecuencia, se elaboran anticuerpos adicionales contra la inmunoglobulina inyectada. Además, es posibleproducir u n anticuerpo que reaccione con todas las inmunoglobulinas elaboradas poruna especie dada, sean cuales sean sus especificidades, si se dirige contra la región constante de la molécula de anticuerpo extraño. (La estructura de las moléculas de anticuerpo se explicaen el cap. 13.) En consecuencia, puede hacerse una preparacióndeanticuerpomarcado con colorantes fluorescentes que reaccione con inmunoglubulmas de lodas /as especlfmdades de una especle determinada. E n el método indirecto, el antigeno problema se trata inicialmentecon el anticuerpo específico no marcado producido en alguna especie, y después con inmunoglobulina marcada con colorante fluorescente dirigida contra todos los anticuerpos de la especie. Este método es muy sensible, a causa del número de moléculas de anllcuerpos que se conjugan en cada elapa del procedimiento, y es económico porque sólo exige un reactivo de anticuerpo marcado con colorante fluorescente para investigar todas las clases de antígenos.
ORIGEN DE LAS CELULAS PLASMATICAS
Las células plasmáticas del tejido conectivo laxo no se desarrollan a partir del mesénquima original de la parte del cuerpo donde aparecerán ulteriormente; soninmigrantes,porqueprovienendeuntipode leucocitosllamado linfocito B que llega a la parte del cuerpo donde después se descubren células plasmáticas. LOS factores y los fenómenos que determinan que los linfocitos B se conviertan en células plasmáticas
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y produzcan anticuerpos específicos se describen en el capítulo 13.
CELULASCEBADAS: RELACION QUE GUARDAN CON HEPARINA, HISTAMINA, ANAFILAXIA Y ALERGIAS La palabracebada fueaplicadapor Ehrlichen 1887 a algunas células del tejido conectivo que le parecieron tan llenas de gránulos que imaginó que estaban excesivamente nutridas. Sin embargo, los gránulos no destacan en cortes teñidos con H y E, por lo cual' el número de células cebadas en los cortes habituales de tejido conectivo a menudo se subestima. Las células cebadascon sus gránulos se demuestran fácilmente al inyectar azul de metileno en el tejido conectivo u adiposodeunanimaladecuado (por ejemplo, la rata) y haciendo una preparación completa del tejido desgarrado. En estas circunstancias, se advierten muchas células cebadas a lo largo de vasos sanguíneos de pequeño calibre y en otros sitios, como se aprecia en la figura 9-22A. Con gran aumento, se advierte que estas células están llenas degránulosque se tiñen decolor azul púrpura con azul de metileno. Las células cebadas suelen romperse al hacer la preparación, de modo que los gránulospuedenesparcirse (fig. 9-22B). Incluso la fijación puedecausardesgranulación. Puede ser difícil observar el núcleo de las células cebadas en preparaciones enteras porque es ocultado por los gránulos; sin embargo, se observa fácilmente en cortes. Las células cebadas son tan abundantes y voluminosas en las ratas que se tiende a pensar que en todas las especies, incluido el ser humano, sean semejantes e igualmente numerosas. Sin embargo, no es asísinoquemuestrangrandesvariaciones de una especie a otra. Por ejemplo: en la piel humana, son redondeadas o fusiformes y los gránulos comparativamente pequeños. Los gránulos de las células cebadas contienen varias substancias importantes, entre ellas por lo menos dos de primordial importancia fisiológica y farmacológica. 1 2 s propiedades características de tinción dependen del contenidode heparina, a la quecorresponde incluso 30 por 100 del contenido total. A la histamina, cuyo papel importantísimo en el cuerpo se explicarámás adelante,corresponde 10 por 100 adicional. Las células cebadas de algunas especies (rata y ratón) contienen una tercera substancia, la serotonina, pero en el ser humano este agente farmacológicopotentesepresentaen las plaquetas y
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TEIIDOS DEL CUERPO
Fig. 9-22. A . rnicrofotografía con poco aumento de una exlensih de le)ido adiposo de la rata que contiene un vaso sanguíneo, teñida con azul de metileno para demostrar células cebadas. Obsérvense las muchas células cebadas distribuidas a lo largo del vaso. B, microfotografía con inmersión en aceite de una extensión de tejido areolar de la ratateñidaconazuldemetileno. Se aprecianvarias células cebadasteñidasdeobscuro. Los gránulos suelen estar muy íntimamente aglomerados en estas células, por lo cual no se observan detalles. La célula cebada inferior se ha roto y escaparon algunos gránulos, de modo que se observa el núcleo.
no en las células cebadas.Antes de describir la estructura fina de las células cebadas comentaremos acerca de la heparina.
Evolución de los conocimientos sobre la heparina Hace unos 60 años se descubrió que una substancia quepodíaaislarsedelhígadoimpedia que la sangre coagulara, y se llamó heparina (gr. hepar, hígado). Dado que una causa corriente de muerte es la trombosis (coagulaciónde la sangreporque se conglomeran las los vasossanguíneos),el plaquetas, Io cualbloquea descubrimiento de la heparina despertó esperanza de que pudiera servir para impedir la trombosis, y esta esSólo peranza se realizó, al descubrir que la heparina no lmplde la coagulaclón slno lamblén ayuda a delener la conglomeraclónplaquelarla. La admlnlsiraclón de heparlna al lndlvlduo expueslo a irombosls morlal ha salvadomuchasvldas Ello lamblencomenzó la época de la clrugía de vasos sanguineos, pues la operaclón en los mlsmos entraña gran rlesgo de formación de [rombo Además de la heparlna, se dlspone de olros anllcoagulanles. Laheparina es unglucosaminoglucanosulfatado. Como mencionamos en el capítulo 8, los glucosaminoglucanossetiñenmetacromáticamente. A finales
del decenio de 1930, se descubrió que la heparina era metacromática. Como para entonces se había comprobado que los gránulos citoplásmicos de las células cebadaseranmetacromáticos,prontosesospechóque eranelorigendelaheparinaextraíblede los tejidos. Después se comprobó que la cantidad de heparina que podíaobtenerseenuntejidoestaba en razón directa del número de células cebadas que contenía y, en definitiva,resultóque la heparinaextraída del hígado no era producto de las células hepáticas sino de las célu!as cebadas en el componente de tejido conectivo laxo de la víscera. Después, se sospechóquelascélulascebadas no sintetizaban glucosaminoglucanos sulfatados, sino sencillamente los fagocitaban a partir de la substancia intercelular en el tejido conectivo laxo en el cual estaban. Sln embargo, dos datos sólidos pronto indicarm que las célulascebadas en realldad slnleilzan la heparlnaque contienen. El primero provino del estudio de tumores de célulascebadas(masiocltomas). que no son raros en perros.Lostumoresdecélulascebadassehandesarrollado en cultivo de tejidos y transferido de uno a otro muchas veces, y siempre las células de los tumores seguían produciendo heparina. La segunda prueba resultóde estudiosradioautográficosen los cuales el azufre radiactivo administrado a animales era captado rápidamente por las células cebadas, indicación de que
ORIGENES,MORFOLOGIA
Y FUNClONES DE LAS CELULAS DEL TEJlDOCONECTIVOLAXO
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Fig. 9-23. Micrografía electrónica con poco aumento de una célula cebadaparcialmentedesgrariulada,situada en tejido conectivo laxo inmediatamente subyacenteal epitelio deestómago humano. El núcleo redondo está cerca del centro de la célula. El citoplasmamuestragránuloscaracterísticos (G) y vacuolas (V)que quedarontras la liberación de algunos de los gránulos. (Steer, H. W . : J . Anat., 121:385. 1976.)
está célula misma es el sitio donde el azufre se incorpo- ESTRUCTURA FINA ra en los glucosaminoglucanos sulfatados. DE LAS CELULAS CEBADAS Posible función normal de la heparina en los gráResultasorprendente nulos delascélulascebadas. que, según los datos disponibles no haya indicación de El núcleo redondeado de las células cebadas es que la heparina en estado normal tenga algún papel pa- más o menos central y no presenta peculiaridad alra evitar que la sangre coagule en el sistema vascular. guna (fig. 9-23). La célula cebada misma tiene conNo ha sido posible demostrar heparina suficiente en la torno irregular, prolongaciones citoplásmicas (borde sangreparasugerirquetengaalguna funciónnormal en este sentido. En consecuencia, persiste el problema derecho de la célula en la fig. 9-24) y carece de lámina basalcircundante. El citoplasma contiene abundande saberlafinalidad con la cual las célulascebadas tes mitocondrias (fig.9-24) y un poco de retículo producen heparina; se lomarán dos poslbilldades. En primer lugar,pudierasuponerse que las células endoplásmico liso; también hay algo de retículo encebadassecretarían los glucosaminoglucanos sulfata- doplásmico rugoso y aparato de Golgi bien dedos hacia la substancia intercelular. Sin embargo, estos sarrollado (fig. 9-25). El rasgo principal del citoplascomponentes de la substancia fundamental también dima es el contenido de gránuloscaracterísticos, de fieren en cierta medida de la heparina, por lo cual no aproximadamente 0.2 a 0.8 p m de diámetro,cahay pruebas de que las células cebadas tengan alguna da uno de ellos rodeado por membrana (fig. 9-25). función en la formación de substancia intercelular. En segundo lugar, se descubrió que al inyectar hepa- Los gránulos he'terogéneos (marcados G en las figs. rina se disgregan los quilomicrones (que, como señala- 9-23 y 9-24) contienen partículas o estructuras lamimos, tornan lechoso al plasma), de modo que el plasma nares. También se observan algunas vacuolas vacías rápidamente se aclara; esto es, laheparinatiene ac- (V en las figs. 9-23 y 9-24) que corresponden a gráción de depuración delplasma.Investigacionesultenulos que han sido expulsados, y algunos gránulos riores comprobaron que una enzima, la lipasa lipopro- en disgregación (fig.9-24 DG). La desgranulación teínica (descrita en la pág. 268), producida por las células no parece ser dato fundamental en la liberación de endoteliales de los capilares, es la causa de la degrada- histamina,pero la vacuolación es indicación fideción de quilomicrones en el plasma y, además, que la histaminaaumenta la actividad de esta enzima, pro- digna de que ha ocurrido esta liberación. La región de Golgi tiene papel importante en la síntesis y la bablemente al actuar como cofactor con ella. Como la heparina parece ser necesariaparala actividad ade- sulfatación de l a heparina, glucosaminoglucano sulcuada de esta enzima en el trayecto de los capilares, fatado, que se almacena en los gránulos; de los sáculos de Golgi se desprenden por gemación vesíparecía ser que la liberada de las células cebadas fomenta la depuración de quilomicrones por la lipasa lipoculas secretorias que contienen material electrodenso proteínica semejantealobservado en los gránulos (fig. 9-25).
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TEIIDOS DEL CUERPO
Fig. 9-24. Micrografíaelectrónicadeunaporcióndeunacélulacebadaparcialmentedesgranuladadel tejido conectivo laxo situado debajo delrevestimiento epitelial del estómagohumano. Del borde de lacélulasobresalen muchasprolongacionescitoplásmicas.Obsérvense los gránulosvoluminososcaracterísticos (G), los gránulos de disgregación (DG) y las vacuolas vacías (V) que quedaron enel citoplasma donde se expulsaronalgunosde los gránulos (Steer, H . W . : I. Anat.. 121:395, 1976.)
RELACION QUE GUARDAN LAS CELULAS CEBADASCONHISTAMINA,ANAFILAXIA Y ALERGIAS
partir de los gérmenes causales, modificadas para que no transmitan la enfermedad y conserven su capacidad antigénica: se inyectanantesdeexponersealpadecimiento. Ello inmuniza al individuo contra la enfermedad Evolución de los conocimientos cuando entre en contacto con ella. Este enfoque, muy Para proteger a los individuos contra algunas enter empleado de la prevención de las enfermedades se Ila,,
ORIGENES, MORFOLOGlA Y FUNCIONES DE LAS CELULAS DEL TEJIDO CONECTIVOLAXO
en general ha logrado controlar rnuchas enfermedades mortales o que causan invalidez. En los últimos años del siglo XIX se descubrió que una segunda inyección de este antígeno a veces tenía efec: to perjudicial, y que podía ser mortal, En 1893, Richet llamó lamentablemente a este fenómeno anafilaxia, porque dedujo que era opuesto a profilaxia. La anafilaxia se demuestra fácilmente en cobayos. Si se inyecta al animal un antígeno dado y tras 10 a 14 días vuelve a inyectarse el mismo antígeno, cae en lo que se llama choque anafildctico; se manifiesta por dificultad para respirar y pulso rápido; además, el animal puede morir en breve por insuficiencia respiratoria, El motivo deesta última es quelascélulasmuscularesquerodean a los tubos de menor calibre (bronquiolos), por los cuales llega aire a los pulmones, se contraen y su luz se torna demasiado angosta e impiden que entre unvolumen suficiente de aire, y, en particular, que salga de los pulmones. Otro efecto esque los vasos de pared delgada (por ejemplo,vénulas ycapilares sanguíneos) se dilatany iornan permeables, de modo que escapa de ellos plasma. En consecuencla(en el ser humano),pueden formarse ampollas de plasma a partir de estos vasos en el tejido conectivo laxo directamente subyacentealepitelio de la piel, lo cual produce el estado llamado urticaria. LOS ensayos para precisar por. qué las células musculares en los bronquiolos se contraen y por qué los vasos de pared delgada se tornan permeables después de una segunda inyección de antigeno se facilitaron mucho porel descubrimiento, alrededor de 1914, de que la mayor parte de los fenómenos que caracterizan a la anafilaxia podían reproducirse en cobayos al inyectarlos con una substancia que se acababa de descubrir, llamada histamina.
Histamina y su liberacion por las células cebadas Efectos de la histamina. La histamina, amina que derivadelaminoácidohistidina,tieneefectonotable sobre el músculovisceral(liso), enel cual causa contracción. También hace que las células endotelialesque revistenvénulas y capilares se separen ligeramentedonde los bordesnoestánunidos por uniones estrechas. En consecuencia, estos vasos de pared delgada se dilatan y exudan plasma.La histamina tiene otros efectos perjudiciales en el cuerpo. Cómo se comprobó que la histamina es sintetizada porlascélulascebadas. En 1955, West y Rileyenunciaron la noción de quelascélulascebadasconteníanhistaminaademás de heparina.Experimentos . semejantesa los efectuadosconlaheparinarevela-
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ron que lascélulas cebadas eran el depósito principalde la histamina en lostejidos. Por ejemplo:se advirtió correlación en diversos tejidos entre la histamina y la concentración de célulascebadas, y se descubrióquelasfraccionesqueposeíangránulosde células cebadas contenían histamina. Además se demostróquelos agentes queprovocabanliberación de histamina también hacían que las células cebadas liberaran los gránulos. Por último se demostró que las células cebadas contenían las enzimas necesarias para producir histamina a partir de su precursor y, además, que el contenido de histamina en los tumores de célulascebadas, después de muchas transferencias,aumentaba y no disminuía, comoocurriríasi lascélulas cebadas no sintetizaran la histamina que contienen. Relación que guarda la liberaaón de histamina con antígenos y anticuerpos.Considerando los conocimientos disponibles, parece probable que al inyectar a un cobayo una segunda dosis de antígeno aproximadamentedossemanas despuésdela primeralas células cebadas liberen histamina (fig. 9-26) lo cual, a su vez,causelasmanifestaciones de anafilaxia. Ello suele explicarse como sigue.La primeradosis de antígeno produjo formación de anticuerpo específicocontra el antígeno.Algunas delas moléculas de antígenose unieron a células cebadasdemodo que los sitios de conjugación de antígeno en las moléculaspermanecíandescubiertas y, en consecuencia, eran capaces de reaccionar con el antígeno. Ello es logradoporque las célulascebadas tienen sitios receptores de superficie para lo que se conoce como región constante dela molécula de anticuerpo (que se explica en el cap. 13), de modo que cuando se fijan moléculas de anticuerpo, lo hacen de forma que sobresale laregión variable, laquetiene especificidad antigénica. Al inyectar más antígeno, se combinarápidamentecon el anticuerpoespecífico de las células cebadas para formar un complejo antígenoanticuerpo. Los complejosantígeno-anticuerpo formados de estamanera sobre las célulascebadas hacen queéstas liberenlosgránulos(fig. 9-26), y, cuando los gránulos poseen histamina, se producen las manifestaciones de anafilaxia. Debe seiialarse en este sitio que hay algunas diferencias según la especie y que las células cebadas liberanotrassubstanciasimportantes además dela histamina. La célulacebada enla rata y el ratón, por ejemplo, producen y liberanotra amina, la serotonina (5-hidroxitriptamina), que deriva del triptófano. A l igual que la histamina, es vasoactiva (lo cual significa que tiene efecto sobre el calibre de los vasossanguíneos).Además, es menesterpercatarse de que las células cebadas no son las íínicas que con-
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TEJIDOS DEL CUEIZPO
Fig. 9-25. Micrografía electrónica de parte de una célula cebada desgranulada. A la izquierda se advierte una pila de sáculo de Golgi. Inmediatamente a la derecha del aparato de Golgi se aprecian gránulos pequeños, cada uno de ellos rodeado por membrana. Más a la derecha hay gránulos voluminosos característicos limitados por membrana. (Cortesíade C.P. Leblond.)
tienen histamina.Comoveremos enel capítulo 11, algunas células sanguíneas llamadas basófilos tienen gránulos que no sólo guardan semejanza con los de lascélulascebadassinotambiéncontienenhistamina y heparina. A vecesocurreanafilaxia enel serhumano y puede sermortal. Seha observadoprincipalmente que en individuos sensibilizados antes de recibir una segunda inyección de una substancia, el estado normal de dos dosis no crearían problema alguno. A veces el individuodesconoce o norecuerdaquehasidoinyectado o ha tenidootraclase de contacto efectivo con la substancia;porello, el médicodebevigilar cuidadosamentealnuevopacientea quien administraunainyección,porejemplo, de penicilina o antitoxina tetánica para descubrir si ha sido sensibilizado. Si comienza a caer en choque anafiláctico, es indispensableel tratamientoinmediato.
Alergias Todos absorbemosalgunasclasesdemacromoléculasquepueden actuarcomo antígenosatravés de pequeñas soluciones de continuidad enel revestimiento epitelial del aparato respiratorio y el intestino.Pólenes,polvos y otroselementos,absorbidos en cualquiersitiodelaparatorespiratorio, pueden suscitar formación de anticuerpos específicos; la exposiciónulterioralosmismosantígenos puededesencadenar reacciones de antígeno-anticuerpo. Se dice que quienes reaccionan a antígenos absorbidospor el cuerpo,almanifestarreacciones son sensibles o alérgicos a los mismos,y en generalse afirma que son hipersensibles. La fiebre del heno es una manifestación común de alergia; los sujetos que la sufren suelen ser sensibles al polen de ambrosía, que se presenta en el aire en la época del año en que
ORIGENES,MORFOLOGlA Y FllNClONES DE LAS CELULAS DEL TEJIDO CONECTIVOLAXO
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con e l anticuerpo IgE ligado a las células desencadede histamina y otros mediadores nalaliberación químicos(descritosmásadelante), lo cual produce los síntomasconocidos de laenfermedadalérgica. La gravedad de las manifestaciones (que depende de la parte del cuerpo atacada) suele dominarse al administrar fármacos antihistamínicos (antihistaminas) que actúan como explicaremos.
Fig. 9-26. Microfotografías de células cebadas de rata ( A ) antes y (B)después deexperimentarreacciónantígeno-anticuerpo en la superficie. Coloración con azul de toluidina. En (B),los gránulosdelascélulas cebadas se han esparcido; estefenómenose acompafia de liberacibn de histamina. (Humphrey, J . H. y White R . G.: lrnrnunology for Medical Students. 2a. ed. Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1964.)
se corta heno. Hay literalmente centenas de antígenosquecausanalergiaa los cuales laspersonas pueden exponerse en la vida diaria. Está comprobado que las enfermedades alérgicas, queafectanauno de cadacinco sujetos, sonmediadas p o r u n a clase de inmunoglobslina llamada IgE (hay otras clases, como se describirá e n e l cap. 13). IgE es producida como reacción a algunos antígenos llamados alergenos que entran e n el cuerpo. Las células plasmáticas que sintetizan IgE se observan principalmente debajo del revestimiento epitelial húmedo de los aparatos respiratorio y gastrointestinal, donde los antígenos pueden entrar en e l tejido laxo subyacente p o r soluciones de continuidad e n el epitelio. Queda mucho por aprenderacerca del mecanismo de l a enfermedadalérgica,pero está comprobad o que las células cebadas (y los basófilos de la sangre q u e se describen e n un capítulo ulterior) tienengran afinidad por los anticuerpos IgE. Esta clase de anticuerpo se fija a l a superficie de las células cebadas de la manera mencionada, de modo que quedan descubiertos los sitios de combinación de antígeno de las moléculas de anticuerpo. Por ello, s i e l antígeno dado vuelve a entrar en e l cuerpo, reacciona fácilmente con estos sitios. La combinación del antígeno
Antihistaminas. Impidenque la histamina sea libelos sitiosrerada de lascélulascebadas,alocupar ceptores para histarnina sobre las células que de otra manera reaccionarían a ella. Así, se evita que la histarnina liberada de las células cebadas (u otras) tenga el mismo efecto intensosobre las célulasque reaccionan a ella. Desensibilización. El tratamiento de lasalergias por procedimientos prolongadosdedesensibilización tiene por fundamento, al menos en parte, que las inyecciones de dosis pequeñas pero gradualmente crecientes de los antígenos a los cuales el paciente es alérgico acabarán por producir mayor cantidad de otra clase de anticuerpo que se llama IgG (descrito en el cap. 13). Este es eltipomásfrecuentemente producido durante cualquier procedimiento sostenido de inmunización y no muestra la misma tendencia a adherirse a la superficie de células cebadas o basófilos, por lo cual no causa liberación de histamina. Sin embargo, puede establecer competencia con IgE hacia el alergeno y de esta manera bloquea la reacción entre ambos. Así pues, cuando individuoshipersensiblesesténproduciendo suficiente anticuerpo bloqueador (IgG) éste se combinacon las cantidades diminutas del antígeno que se absorben del mundo exlerlor de modo que nunca llegan y reacclonan con la IgE sobre las células cebadas y los basófilos. De esta manera se evitan la liberación de histamina y los síntomas alérgicos consiguientes. lndividuos alérgicos. Surge la pregunta de por qué algunos sujetos son hipersensibles a antígenos que no causanproblema en otros.Probablementeellotenga basegenética,perono se ha dilucidadolapatogenia. Pudiera ser que algunos individuos hereden mayor tendenciaparaelaborarmásanticuerpo IgE queotros(y en realidad, la concentración de IgE enla circulación es mayor en individuos hipersensibles que en normales). o que heredenlatendencia a reaccionar a algunos antígenos que resuI!an alergénicos. Quizá los individuos alérgicos presenten las dos tendencias.
Histamina y serotonina. Otras células además de las cebadas contienen abundante histamina; por ejemplaquetas plo: los basófilos de l a sangre y las sanguíneas de algunas especies. En algunas especies (no e n e l ser humano) las células cebadas también poseen serotonina, queactúacomolahistamina e n algunos sentidos pero difiere e n otros. Sin embargo, la serotonina se presenta con mayor frecuencia en las plaquetas incluso en las humanas. Su libe-
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TEIlDOS DEI. CUERPO
raciónporlasplaquetaspuede ser desencadenada por un antígeno que reacciona con un anticuerpo en la superficie plaquetaria. Otros mediadores químicos liberados por las células cebadas Las células cebadas liberan varias substancias disólo en ferentesqueactúancomomediadores,no las alergias sino también en la inflamación. Dos mediadores tienen importancia particular, además de la histamina. El primero tiene efectos semejantes a los de la histamina; sin embargo, a diferencia de ella, que tiene efectos rápidosperodebreveduraciónsobre el m6sculo liso y la permeabilidad vascular, este mediador particular posee efecto más duradero y, por ello, se llama substancia de veaccicin lenta de la anafilaxia (SRL-A). Desde el punto de vista químico, es un lipopéptido ácido que posee azufre. En lugar de almacenarse en las células cebadas, la SRL-A se formadenuevocomorespuestaainteracciónantígeno-anticuerpo en la superficie de estas células. El otro mediador importante atrae selectivamente eosinófilos (una clase de leucocitos) cuando es liberadode las células cebadas,por lo cualsellama quimiotúctico (gr. taksis, disposición ordenada) respecto a los eosinófilos. En consecuencia, esta substancia (un péptido ácido que, como la histamina y la heparina, se almacena en la célula cebada) se llama factor quimiotúctico eosinófilo de la anafilaxia (FQE-A). Las células .cebadas participan en gran medida en el proceso de inflamación, tema que se explica en el capítulo 11, en el cual veremos cómo estas células contribuyenaproducir las manifestacionesde la reacción inflamatoria aguda. Paraquienesnecesitandatosadicionalesacerca delpapelque tienen las células cebadasenreacciones de hipersensibilidad del tipo que hemos estado explicando,mencionaremosbrevementecómo las células cebadas defienden al cuerpo contra la infección. PAPEL DE LAS CELULAS CEBADAS EN LAS DEFENSAS CORPORALES Las células cebadas están a lo largo de los vasos sanguíneos de pequeño calibre en el tejido conectivo, particularmente las vénulas y los capilares, que son los vasos de los cuales escapa líquido tisular hacia la substancia fundamental. El líquido tisular, al salir de los vasos, llevaría consigo por lo menos una pequeña cantidad de cualquier antígeno extraño que
haya llegadoal cuerpo y ulteriormente entrado en la circulacióngeneral.También es importanteque muchas células cebadas se presentan en el tejido conectivolaxodebajo del revestimiento epitelial húmedo del aparato respiratorio y el intestino, donde puedenentrarantígenosporsolucionesdecontinuidad en la membrana epitelial. En consecuencia, las células cebadasestánsituadasestratégicamente para proteger los posibles sitios de entrada de antígenos desde la sangre (por los líquidos tisulares) o por soluciones locales de continuidad en las membranas epiteliales. Las células cebadasenestossitioshabránsido sensibilizadas por IgE a los antígenos extraños que ya hayan entrado en el cuerpo (y además han suscitado IgE específica para ello); funcionan como centinelas que, por así decirlo, vigilan la reaparición de los antígenos. Cuando vuelven a entrar en el cuerpo,hacenquelascélulascebadaspreparadaspor IgE específica para los antígenos liberen el contenido de mediadores químicos y de esta manera produzcan las muchas facetas de la reacción inflamatoria (descritaen el cap. 11). En términosgenerales, esta reacción torna innocuos los antígenos extraños para el cuerpo y eliminan el origen del antígeno si está dentro del organismo. Por ello, las células cebadasdebenconsiderarsecomponenteimportante del mecanismo de defensa del cuerpo para desembarazarsedemicroorganismosinfectantes.Además, cabesuponerquesólocuando el organismoreacciona excesivamente antígenos a extraños, por ejemplo en la sobreproducción de IgE como respuesta a la entrada de un antígeno determinado, se manifiestan lossignosde la hipersensibilidadinmediata. Más adelante veremos por qué estasreacciones de hipersensibilidadcesanespontáneamente. En relación con ello, debe mencionarse que uno de los mecanismos que restringen la inflamación en reacciones de hipersensibilidad depende de la liberación de factor quimiotáctico de eosinófilos (FQE-A) por las células cebadas, que como señalamos, atrae eosinófilos hacia la región afectada. Como se explica más minuciosamente en el capítulo 11, los eosinófilos poseen varias enzimas que degradan los mediadores liberados por las células cebadas y por ello amortiguan rapidamente los efectos inflamatorios de estos mediadores cuando llegan al escenario. ORIGEN Y CONSERVACION DE LA POBLACION DE CELULAS CEBADAS Las células cebadas'se consideran en general derivados de otras q u e consérvan potencialidad mesen-
OlIlGENES,MORFOLOGlA
Y FUNClONESDE LAS CELULAS DEL TEJlDO CONECTlVO
quimatosa importante, y el candidato más probable sería el pericito. Las célulascebadasnoparecen guardar relación con los basófilos de la sangre, con los cuales tienen semejanza en lo que serefiere al contenido y al mecanismo de liberación de los gránulos. Además, elorigenes distinto, pues no nacen delacélula madre pluripotencial de la que derivan los basófilos.Sedesconoce sialguna célula madre participa en la conservación del nGmero de las células cebadas; sin embargo,también eneste caso se sospecha de los pericitos,aunquesólosea por el motivo de que, al igual que las células cebadas, están situadosa lo largo de loscapilares.Haydatos in vitro de que las células del timo (o sus productos) pudieran participar en la diferenciación de las células cebadas(Ginsberg y Sachs). La población de células cebadas experimentan recambio muy lento porque tienen vida comparativamentelarga. En estascélulasexcepcionalmentese advierten imágenes mitóticas.Sinembargo,dado quelascélulascebadas tienenla facultad de pasar por la síntesis de DNA (Walker), las mitosis pueden noser tan escasaspero estén obscurecidas por la abundancia de gránulos enel citoplasma.
MACROFAGOS La noción de fugocitosis (gr. phagein, comer; osis, proceso) fue creada por Metchnikoff, zoólogo y anatomista ruso. En 1882 introdujo espinas de rosalen larvas de estrella de mar y vigiló el curso de los acontecimientos valiéndose del microscopio. Advirtió que enelsegundo día, alrededor dela substanciaextrañasereunían algunas célulasmóviles; después,sedescubrióqueunaclaseespecialdecélula enel tejidoconectivolaxopodía desempeñar esta funciónfagocitaria y recibióvariosnombres,entre ellos clusmatocito, histiocito y macrófago. El más empleado es esteúltimoquesignifica ”gran comelón”. Los macrófagos no son la única clase de fagocitos; en el capítulo siguiente también describiremos a los ”pequeños comelones”; micrófugo fue el nombre que se dio inicialmente al elemento figurado de la sangre que hoy llamamos polirnorfonuclear o neutrófilo. CARACTERISTICAS MICROSCOPICAS DE LOS MACROFAGOS LOS macrófagos comparativamente jóvenes, libres
y activos tienden aadoptarformaovalada,como
10s que seilustran enla figura 9-27. Cuando son más antiguos y estáncomprimidos por otrosele-
LAXO
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Fig. 9-27. Dibujo de una microfotografíacon immersiónen aceitede un grupo demacrófagos después defagocitar azul trípano,tras lainyección del colorante y algunos bacterias enel tejido conectivo laxo. Los núcleosde los macrófagos suelen ser escotados, pequenos e intensamente tenidos.
mentostisulares,sealargan y presentan contorno anguloso(locualprobablementesea el motivo de que se le dieran tantos nombres). En los macrófagos ovalados el núcleo suele estarsituadohacia un extremo y por lo regular es ovalado con escotadura (fig. 9-27). Lacromatinaestá más condensadaque la del fibroblasto,peromenosque ladela célula plasmática; tiene dimensiones menores que el fibroblasto,peromayoresque lacélula plasmática.
Coloración vital de los macrófagos La identificación de los macrófagos en circunstanciasexperimentales se facilitómuchopor el advenimiento dela tinción vital que,como su nombre indiéa, significa un método enel cualsetiñen células vivientes a causas de alguna actividad vital (en este caso la fagocitosis). Suele emplearse e1 colorante azul trípano; puede inyectarsedirectamente enel tejido conectivo o administrarse por vía intravenosa o inyectarse en la cavidad peritoneal. Cuando se hace lo anterior, el colorante es fagocitado por macrófagos y puede observarse como material azulenel citoplasma. Estos colorantesvitalessoncolorantescoloidales y son fagocitados por presentarse en forma de conglomerados macromoleculares. Las partículas en suspensión coloidalsonfagocitadas de manera igualmenteeficaz,por lo cualfrecuentemente se emplean paratinciónvital de los macrófagosplata coloidal o tintachinadiluida.
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TEJIDOS DEL CUERPO
Fig. 9-28. Micrografía electrónica de un macrófago de rata. Adviértame el contorno irregulary el núcleoexcéntrico (N). Directamente debajo del núcleo se observa un fagosoma obscuro notable (P), cuyo contenido parece consistir en los restos del núcleo de una célula fagocitada. Más abajo se adviertenvariostipos de cuerpos densos, y abajo, al centro ungrupo de lisosomas (L); algunos lisosomas (los inmediatamente suprayac e n t s a la letra L) parecen estarse el fagosoma. El alargandohacia retículoendoplásmico rugoso no es notable en los macrófagos. (ImarnoLc K. y Leblond. C.. P . : J . Comp.Neurol., 180:139, 1978.)
DISTRIBUCIONDE LOS MACROFAGOS EN EL CUERPO Al describir los macrófagos como una de las células importantes del tejido conectivo laxo, inadvertidamente pudiéramos dar laimpresióndeque no se presentan o no tienen importancia en otrostejidos. Ello sería lamentable, porque los macrófagos tienen amplia distribución y son componentes esenciales de muchos otros tejidos, en particular los hemopoyéticos. En realidad, al administrar por vía intravenosa colorantesvitales, los macrófagos tenidos seobser-
van en tantos órganos y sitios que a veces se considera que forma lo que se ha llamado el sistema de macrófagos. En consecuencia, hablaremos obligadamentemás sobre los macrófagos en capítclosulteriores al referirnos a los tejidos o los órganos en lo cuales se presentan y tienen algunafunción. FUNCIONES DE LOS MACROFAGOS Como sugiere loanterior, unafunción muy importante de los macrófagos es fagocitar substancias de desecho,macromoléculasextrañas o partículas, porejemplo,eritrocitosenvejecidos o partículas de
ORIGENES, MORFOLOGIA Y FUNCIONES DE LAS CELULAS DEL TEJIDO CONECTIVO LAXO
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Fig. 9-29. Microfotografías de células gigantes. La de la izquierda es característica de la clase que se forma en sitios infectados por bacilos de la tubercuIosis. La de la derecha, de la cual sólo se observa una parte, se aprecia en lo quesellama granuloma no específico.(Cortesía de T. Brown.)
carbón en los pulmones de los grandes fumadores. Los macrófagos también tienen la facultad de englobar y destruir bacterias infectantes por lo cual participan en las reacciones inflamatorias (cap. 11). Además, las moléculas de anticuerpos elaborados contra estas bacterias pueden ligarse asitios receptores de superficie en los macrófagos, de modo que quedan descubiertos los sitios de conjugación de antígeno de las moléculas de anticuerpo (esto es, dela misma forma que se ligan a las células cebadas). Ello, claro está, es un mecanismo por virtud del cual los macrófagos pueden "reconocer" específicamente otras bacterias de la misma clase, lo cual facilita eliminarlas si vuelven ainfectaral sujeto. El proceso de la fagocitosis se ilustra enlas figuras 5-38 y 5-39. Como se observa, la fagocitosis es efectuada por extensiones de la membranacelular que engloban una partículacon la cual se pone en contacto la célula; la pequeiia vacuola formada por estas prolongaciones al unirse entre sí para rodear a la partícula se llama fagosoma; se separa por gemación (interna) de la membranacelularpara quedar contenida enel citoplasma. Como describimos en relación con los lisosomas (fig. 5-38), los fagosomas pueden fusionarse con los lisosomasprimarios, 10 cual origina digestión de la substancia fagocitada si es susceptible a lasenzimas hidrolíticas del lisosoma.
El papel de losmacrófagos en las reaccionesinmunitarias se ampliará enel capítulo 13. ESTRUCTURA FINA DE LOS MACROFAGOS
Los macrófagos presentan diversos aspectos. Los límites de algunos macrófagos libres en el tejido conectivo laxo observados con el ME son muy irregulares acausa de abundantesseudópodos, pliegues en la superficie o prolongaciones digitiformes que sobresalen en diversas direcciones. Además, hay invaginaciones de la membranacelular que pueden extenderse profundamente en el citoplasma y, sise cortan oblicua o .transversalmente, pueden tener aspecto de vesículas vacías. Se ha comprobado que la mayor parte de estas investigaciones, no todas ellas, conservan la continuidad con la superficie celular. Como se advierte en la figura 9-28, el retículo endoplásmico rugoso no está muy desarrollado en los macrófagos; sin embargo, las pilas de Golgi tienen por lo menos dimensiones moderadas. En algunos macrófagos los ribosomaslibressonabundantesy en otros escasos.Tambiénhaymitocondrias claro está. Sin embargo, al igual que la coloración vital ayuda aidentificarlosmacrófagos con MF, descubrir fagosomas es útil para reconocer los macró-
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Fig. 9-30. Micrografíaelectrónica ( X 2 4 000) de partes de macrófagosadyacentesa un sitio donde se inyectóagar-agar en el tejidosubcutáneo del conejo. Los límites celulares de los macrófagos probablemente estén fusionándose paraformar unacélulagigante. Obsérvese cómo las prolongaciones delgadas semejantes a lámina que se extienden de la superficiede los macrófagospresentan A. interdigitación. (Cortesía de Howatson.)
fagos con el ME. Por ejemplo: el macrófago en la figura 9-28 muestra un fagosoma voluminoso (señalado por P) debajo del núcleo.Además, los macrófagos contienen lisosomas abundantes de varios tipos descritos enel capitulo 5; hay un grupode lisosomas (marcadosconL)inmediatamentepordebajoy en relacióncon el fagosoma enlafigura 9-28.
ORIGEN DE LOS MACROFAGOS Durante largo tiempo se aceptó en general que los macrófagos del tejidoconectivolaxoprovenían de célulasmesenquimatosasque yaestaban presentes en los sitios de desarrollo del tejido conectivo laxo, y porelloquelosmacrófagoserannativos en lo que se refierealapoblacióncelular deeste tejido. Sin embargo,métodosactuales,de la indole dela radioautografía, han aclarado s u origen y descubierto quelos macrófagos se desarrollan enel tejido conectivolaxo,y en otrossitiostambién,apartir de células sanguíneas llamadas monocitos (cap. 11) que entran en el tejido conectivo laxo y en otros sitios desde la sangre. En consecuencia, al igual que las células plasmáticas, se considera en la actualidad que los macrófagos se desarrollan en el tejido conectivo laxo a partir de unacélulade tipo inmigrante. CELULASGIGANTES DE CUERPOEXTRAÑO Las partículas o las masas de material extraño en el tejido conectivo laxo demasiado voluminosas paraserfagocitadaspormacrófagosaislados pueden producirformación, de células gigantes decuerpo
extraño; son muy voluminosas y contienen de dos a muchos núcleos (fig. 9-20). Se originan delafusión de monocitos o macrófagos, como se ha observado directamente en cultivo de tejidos. La finalidadparece ser, brindar una célula lo bastante voluminosa para englobar, tabicar o de otra manera disponer de cantidades grandes de material extraño o restos demasiadograndesparaserenglobados por un solo macrófago. Las células gigantes de este tipo son frecuentes en laslesionesdela tuberculosis(fig. 9-29 izquierda). Probablementeseformenporque los bacilos dela tuberculosis son fagocitados por grupos de macrófagos que, al ser dañados por los bacilos, se fusionan para formar células gigantes. La región central experimentanecrosisy queda un anillo de núcleos de macrófagosalrededor dela periferia(fig. 9-29). En estados inflamatorios poco activos, por ejemplo, en laslesiones nodularesllamadas granulomas, se forman células gigantes de aspecto variable a partir de los macrófagos (fig. 9-29). También se forman al ocurrir tabicación de cuerposextraños. Es fácil producir experimentalmentecélulasgigantesdecuerpoextraño al inyectar una substancia extraña, por ejemplo agar, enel tejido conectivo laxo; se forman en breve alrededor de las masas voluminosas de substancia inyectada y rodean completamente a las más pequeñas. Si ello se hace en animales que han recibido colorantes vitales como azul trípano antes de inyectarlasubstancia, el colorante despuéspuededescubrirse en algunas de las células gigantes de cuerpo extraño. En ocasionesellomotiva la suposición de que las células gigantes de cuerpo extraño son fago-
ORIGENES,MORFOLOGIA
Y FUNCIONES DE LAS CELULAS DEL TEIlDO CONECTIVO LAXO
citarias. Sin embargo, si se han administrado colorantes vitales, las células que se fusionan para formar célulasgigantespuedenhaber acumulado el colorante vital antes de unirse. Según nuestra experiencia, una vez que se han formado las células gigantes de cuerpo extraño no parecen ser muy activas en lo que se refierea la fagocitosisdelcolorante vital. Pueden,claroestá,desempeñarfuncionesquedependen de la accióndelasenzimashidrolíticas de los lisosomas.
Células gigantes formadas a partir de macrófagos como células corporales de función normal Como se describirá en el capítulo 15, la remodelación de huesos queocurredurantetoda la vida, aunque principalmente en el periodo del crecimiento, entraña resorción del hueso ya formado y formación de nuevo hueso. Se consideraba que el hueso era resorbido por células multinucleadas que se desarrollabanapartirdelasmismas células quese convertían en osteocitos. Se ha comprobado que estas células voluminosas llamadas osteoclastos se formancomoresultadode lafusióndemacrófagos. En consecuencia, las células gigantes multinucleadas originadas por la fusión de macrófagos no resultan obligadamente de que cuerpos o substancias extraños entren en el organismo; en cambio, pueden ser elementos que tienen función fisiológica.
Mecanismo de la fusión Una manera (no obligadamente la única) en que se fusionan los macrófagos es emitiendo pliegues citoplásmicosdelgadosregulares;estasmembranas plegadas fueron observadas inicialmente en los macrófagos por Palade en 1955. Al estudiar la formación de célulasgigantesalrededor dematerial extraño inyectado, Howatson y Ham (experimentos inéditos)advirtieronque los pliegues dealgunos macrófagosadyacentespresentabaninterdigitación mutua (fig. 9-30), lo cual sugirió que éste era el mecanismopor elcualsefusionabanentre sí enla cercanía de los cuerpos extraños.
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10 Células hemáticas:eritrocitos y plaquetas
Las células hemáticasson un grupo de células libres de tejido conectivo que en estado normal no están unidas entre sí ni con otra clase de células; tampoco se mantienen ensu sitio en virtud de la substanciaintercelular como la mayor parte delas clases de células de tejido conectivo. Las células he-
EI oortaobietos extensor
-/
Gotita de' sangre se desplaza hacia atrás _.__f hasta tocar la gota
fl
y luego se desliza hacia delante
< ....
Fig. 10-1. Método para preparar un frotis sanguíneo. El ángulo que forma la laminilla extensora con el portaobjetos puede disminuir a 30".
máticas se forman enel tejido hemopoyético (como se describe en los capítulos siguientes) y cuando entran enla sangre están en suspensión en el plasma, que esla porción líquida de la sangre, y son transportadaspor él. Seclasifican en dos grupos principales, los eritrocitos y los leucocitos. En el plasma también hay en suspensión cuerpos diminutos denominados plaquetas, que describiremos después de los eritrocitos. Aunque los glóbulos rojos recién aislados y observadoscon el microscopio tienen color pajizo, su abundancia les da color rojo. Suelen llamarse eritrocitos (gr. erythros, rojo); los glóbulosblancos se llaman leucocitos (gr. Zeukos, blancos), aunque los recién extraídos son incoloros; cuando están agrupados se ven de color blanco. Los eritrocitos maduros carecen de núcleo, pues el que poseían durante el desarrollo es expulsado al madurar antes de entrar en la circulación. Los leucocitos poseen núcleo cuyas característicaspermiten diferenciarlos entre sí. Las plaquetas, a diferencia de los eritrocitos y los leucocitos, no son células completas,sinofragmentos cubiertos por membrana de citoplasma liberados por algunas celulas muy voluminosas que en el ser humano están alojadas en la médula ósea roja. Las plaquetas son fragmentos de células que desempeñan, comoveremos, varias funciones muy importantes. Los eritrocitos y las plaquetas cumplen sus funciones en la sangre, en tanto que la mayor parte de los leucocitos actúan únicamente cuando salen de la sangre y lleganal tejido conectivo. De esta manera, los leucocitos son células hemáticas principalmente enel sentido de que la sangre es su medio de transporte, desde el momento en que entran en la corrientecirculatoria hasta que salen de ella para
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CELULAS HEMATICAS: ERlTROClTOS Y PLAQUETAS
desempeñar sus funciones. Explicaremos minuciosamente losleucocitos en el capítulo siguiente.
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El ángulo que forma el extensor contra el portaobjetos rige en cierta medida el grosor de la película. Cuanto mayor sea el ángulo, tanto más gruesa será la extensión; además, la película será más gruesa si la extenUSO DE FROTIS DE SANGRE PARA sión se hace rápidamente. El frotissuelesermás IDENTIFICAR Y ESTUDIAR ERITROCITOS, grueso hacia el extremo del portaobjetos desde el cual PLAQUETAS Y LEUCOCITOS se extiende la película (fig. 10-4). Después de sacado al aire, suele teñirse con lo que Aunque las células hemáticas pueden identificarse se llama "coloranteparasangre". En lalámina 11-1 en cortes, se estudian mejor al extender una película puede advertirse que los eritrocitos tienen color rosado m u y delgada de sangre enun portaobjetos, dese- a rojo, forma circular y carecen de núcleo. Los leucocicarla y teñir las células extendidas y aplanadas tos son nucleados y mucho menos abundantes. Aunque sobre él. Las preparaciones hechas de esta manera haydistintasclases de colorantes parasangre,todos ellossuelencoexistir en una sola solución. Se añade se llaman frotis(extensiones) sanguíneos teñidos. colorante suficiente al portaobjetos para cubrir la pelíPara obtenersangre y hacerunfrotis, se practica cula,ypoco después se añade un volumendoblede una punción superficial de la yema del dedo aseada (o agua destilada con pH ajustado de 6.4 a 6.6 con amortiguador de fosfato para diluir el colorante. Tras unos midel lóbulo de la oreja), y se limpian con gasa estéril la nutos de contacto, el portaobjetos se enjuaga y seca y primera a las dos primeras gotas de sangre. Después con el objetivo de gran de una gota pequeña (las primeras son demasiado volu- entoncespuedeestudiarse aumento, con cubreobjetos o sin él. minosas) sale del sitio de punción. Los frotis de sangre se hacen de manera distinta en diferentes laboratorios. Evolución de los colorantes para sangre. En 1891, Una forma es tocar la gotita de sangre con la superficie Romanovsky investigó el efecto de mezclar un colorande un portaobjetos muy limpio (sostenido por los bordes te ácido (eosina) con uno básico (azul de metileno). Copara eliminar contacto de la laminilla con la piel) para mo cosa curiosa, la mezcla fue mejor colorante para la que la mayor parte de la gota se adhiera al portaobje- sangre que si los ingredientes se aplicaran por separatos a mitad de la distancia entre los bordes y a corta do. De estamanera,Romanovskypudoteñirparásitos distancia de un extremo (fig. 10-1, arriba). i l n segundo del paludismo dentro de los eritrocitos (auxiliar muy útil portaobjetoslimpio,llamadoextensor, se coloca en la para diagnosticar paludismo); en realidad, una parte del posición indicada en la figura 10-1 (muchosautores parásito se teñía con tinte violeta que no podía atribuirconsideran que este portaobjetos debe formar un ángu- se directamente a la eosina ni al azul de metileno. Parelo de 30" con el primero). El borde del extensordebe cía depender de otro colorante. Entonces, Unna descucomprimirse suavemente contra el portaobjetos inferior; brió que si trataba el azul de metileno con álcali y calor, el extensor se desplaza hasta que el borde en contacto producía color violeta en los tejidos. El azul de metileno contra el portaobjetos toca la gota de sangre y se ex- tratado para producir este nuevo colorante (o coloranilenderapldamenie en la linea de coniacio; el exlen- tes) se llamó pohcrornado, como se describe en la págisor se deslizasuavemente,conpresiónescasa, y de na 3. Después,elazulde metilenopolicromado se esta manera, la sangre se extiende en una película del- mezcló coneosina y resultómejoraún.Pero,estas gada. mezclas precipitan pronto. En consecuencia, en aras Membrana plasmática
Fig. 10-2. Esquema en el cual se ilustra la forma de un eritrocito (cortado por la mitad).
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TEJIDOS DEL CUERPO
Fig. 10-3. Microfotografías con inmersión en aceite de frotis teñidos de sangre de conejo. A, sangre normal en la cual las dimensiones de los eritrocitos varía poco y tienen forma normal excepto donde están comprimidos por otras células en la extensión. B, sangre tefiida obtenida de un animal despuesdel envenenamiento con TNT. Se advierte gran variación en las dimensiones delos eritrocitos, con microcitos y macrocitos. También se observan glóbulos rojos de formaanormal(poiquilocitos).
de la comodidad se permite que lo hagan y el precipita- formas. En algunas enfermedades, aparecen eritrocido se disuelve en alcohol metílico; esto es, en general, toscon formas alteradas (fig. 10-3B),~ por lo cual lo que se encuentra enel frasco de colorantepara precisar la forma de los eritrocitos tiene importancia sangre en el laboratorio. Pero en solución alcohólica el diagnóstica. colorante es menos eficaz. AI añadirle agua en el portaobjetos, el compuesto que estaba en solución en el alDimensiones y volumen cohol metílico pasa parcialmente a la solución acuosa y ocurre algo de disociación en anlones y catlones y amEl diámetro de los eritrocitos suele medirse en los bos son portadores de color. En consecuencia, durante frotis sanguíneos (fig. 10-1).Como sondiscosbiSI los Ingreunbrevelapso,elcoloranteactúacomo cóncavos,están aplanados enel portaobjetos, de dientesacabaran de mezclarse. Después, claroestá, modo que la desecaciOn no modifica mucho sus ditiende a formar de nuevo precipitado pero para entonmensiones. Enla sangre normal, el diámetrodelos ces ha terminado la tlnción y el portaobjetos debe haeritrocitos tiene valor medio de 7 . 2 p m , y no varían berse lavado. muchomas de 0.5 p m deestacifra(fig. 10-4). De
ERITROCITOS Los eritrocitos(glóbulosrojos) son la célula hemática más abundante, pues hay de 500 a 1 O00 veces más que leucocitos. En númerosabsolutos,hay unos 5 millones por milímetrocúbico de sangre.
Forma El eritrocitohumano tiene forma de disco bicórl-
cuuo (fig. 10-2), pero en otras especies hay distintas
esta manera, observarla distribución delas dimensiones de loseritrocitos(que se llamacurvade Price-Jones) revela cualquier anomalía de las dimensiones quepudiera ocurrir. Un eritrocito con menos de 6 pm de diámetro se se llama microcito (gr. mikros, pequeño),como ilustra en la fig. 10-3B, en tanto que el eritrocito con dimensiones queexceden delasnormales(de 9 pm a 12 p m de diámetro) se llama macrocito (gr. makros, grande), que también seilustraenlafigura 10-3B. La desviación de la gama de dimensiones ha-
CELULAS HEMATICAS: ERlTROClTOS Y PLAQUETAS
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Fig. 10-4. Microfotografías con inmersión en aceite de eritrocitos en distintos sitios de un frotis. Abajo, izquierda. Los glóbulos rojos presentanlas áreas pálidas características de los elementos normales. Se observan Gnicamentedonde la extensión es apenas lo suficientementegruesa para que pocos hematíes se superpongan unos a otros. Abajo, derecha. Aspecto de los eritrocitos en una porción muydelgada del frotis; no haycélulas superpuestas y no pueden observarse las áreas pálidas centrales.
cia eritrocitos más pequeños se llama estado microcítico, y hacia los mayoresestado rnacrocítico (fig. 10-5). En algunascircunstanciascoexistenmicrocitosymacrocitos(fig. 10-38). Con el advenimiento delos instrumentos electrónicos para contar elementos figurados, en los laboratorios de hematología hoy se acostumbra medir el volumeneritrocítico enlugardel diámetro, puesel volumen del hematíe tiene importancia diagnóstica; en consecuencia, los nombres microcito y macrocito han llegado a significar eritrocitos con volumen menor y mayor, respectivamente.
Estructura y composición Los factores querigen y conservanlaforma del eritrocito son los componentes moleculares particu-
laresdela membranacelular y la composición de los complejoscoloidalescon que estálleno.Además,estosfactores les brindan flexibilidad yelasticidad, de modo que los eritrocitos pueden experimentardeformacióncuando sea necesariopara pasar por redesde vasos con luz pequeña. Más de la mitad (66 por 100 del contenido de eritrocitos es agua, y alrededor de 33 por 100 es la proteína llamada hemoglobina; esta posee una fracción proteínica, la globina, unida el pigmento hem. Aunquesólo 4 por 100 de lahemoglobinaconsiste en hem, en combinaciónconglobinaoriginauna entidad combinada (hemoglobina) coloreada; en consecuencia, la hemoglobina también se llama pigmento. En la célulaexistepocacantidad de otra proteína,variasenzimasyalgunoslípidos,además de la hemoglobina.
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TETIDOS DEL CUERPO
A
microcítica hipocrdmica
B
normocítica normocr6mica
c
macrocítica hipercr6mica
Fig. 10-5. Microfotografías con inmersión en aceite (la misma amplificación) detresfrotis de sangre humana. A , sangre de un paciente de anemia microcítica hipocrómica con deficiencia de hierro; los eritfocitos son más pequeiios y la zona pálida centralestá muy agrandada. 5, sangrenormal. C, sangreobtenidade un paciente de anemia perniciosa; los glóbulos rojos, aunque en menor número que el normal, tienden a ser mayores y parecen excesivamente lienosde hemoglobina.
Es curioso que los eritrocitos que contienen únicamente jalea blanda conserven la forma bicóncava y quela constitucih molecular de la jalea sea tal queresulte un factor importanteparaque lacélula adopte esta forma. Sin embargo, lo cierto esque un cambio de la constitución química de la hemoglobina puede hacer queloshematíesadopten distinta forma.Porejemplo:hay unaenfermedadllamada depranocitemia, o anemiade células falciformes en la cual los eritrocitos son falciformes; éstos se destruyen fácilmente, por lo cual los individuos que padecen la enfermedad no tienen suficientes eritrocitos ypresentan anemia (tema que se ampliarádespués). En 1949, Pauling y colaboradores descubrieron que la hemoglobina de células falciformes difería algo de la normal y la diferencia bastaba paraquelascélulasadoptaranunaformadiferente del disco bicóncavo cuando la hemoglobina está desoxigenada. La enfermedad dependede factores hereditarios; en consecuencia, este padecimiento es un ejemplo de cómo una sucesión modificada en una molécula de DNA, ocasionaque un aminoácido (valina) reemplace al normal (ácido glutámico) en la
molécula de hemoglobinay produzcala enfermedad. Cadaeritrocitoestárodeadopor el plasmalema que impide el escape del material proteínico coloidal hacia el plasma.Tambiénmuestragranselectividad respecto al paso de iones. Las características de la membrana eritrocítica seilustranenlafigura 5-6 (pág.125).
Formación de pilas de monedas Sise coloca sangre fresca en un portaobjetos y se aplica un cubreobjetos, lassuperficies amplias de los eritrocitosa menudose adhieren, de lo que resulta que losglóbulos rojos puedendisponerse a manera de las monedas de una pila. Esta disposición se llama en pila de monedas y probablemente sea manifestación de las fuerzasdetensión superficial. Se observaprincipalmente en estados enlos cuales hay aumento de algunas proteínas plasmáticas (globulinas). Sin embargo,alexaminar lasangre circulantecon el microscopio, a veces se adviertenpilas de monedassi la circulaciónno es rápida. No son
CELULAS HEMATJCAS: ERJTROCJTOS
Y PLAQUETAS
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permanentes y los eritrocitos que las forman pueden separarse de nuevo sin sufrir daño alguno.
susceptibilidada la hemólisis). La fragilidad delos eritrocitossealtera enalgunasentidades nosológicas, por lo cual las pruebas de fragilidad son útiles.
Eritrocitos en soluciones de distinta presión osmótica
Crenación
Lapresión osmótica del plasma esigual a lade los eritrocitos, por lo cual se dice queel plasma es isotdnico (gr. isos, igual; tonos, tensión)con los glóbulos rojos. Así pues, enel plasmanohaytendencia a que los eritrocitos absorban agua, ni viceversa. Pueden prepararse soluciones salinas isotónicas con los eritrocitos. Si la concentración de sal de una solución es inferior a la de los eritrocitos, es hipotónica (gr. hypos, debajo); si essuperior,sellama hipertónica (gr. hyper, arriba, más), en relación conlosmismos.
Hemólisis Los eritrocitos son bastante resistentes a cambios pequeños en la presión osmótica, pero en una solución lo suficientemente hipotónica se hinchan y tornan esféricos;entoncesocurre otrofenómeno; las membranas yanosonincapaces de retenerhemoglobina, que escapahacia el líquidocircundante y lotiñe;ello se llama hemólisis (gr. lysis, disolución). La membrana celular forma lo que se ha denominado fantasma. Lahemólisispuede provocarsepormecanismos diferentes de lassolucioneshipotónicas.Algunas substancias químicas, particularmente disolventes de lípidos, tienen defectohemolítico. Lo mismo se aplica al veneno de serpiente, fuente potente deenzimas lipolíticas. El plasma de algunas especies causa hemólisisen otras. Los anticuerposelaboradosalinyectareritrocitosde un animalgenéticamente diferente producirán lisis de los eritrocitos del primero; este fenómeno entraña fijación la de complemento, como se describe en el capítulo 11. En estado normal se libera un poco de hemoglobina en sitios como el bazo, donde constantemente los eritrocitos envejecidos son fagocitados por macrófagos.
Fragilidad Los eritrocitos en una muestra dada de sangre no son igualmente susceptibles a la hemólisis. Por ejemplo: puede prepararseunasoluciónsalina en concentración que cause lisis de algunas células; para que todas experimenten lisis, la concentración de lasolucióndebe disminuirse más. En consecuencia, se dicequevaría la fragilidad de los eritrocitos (la
Los eritrocitos se sumergen en una solución hipertónica y parte del agua que contienen pasa a la SOlución, lo cual origina contracción irregularde modo que el contorno presenta escotaduras y muescas por 10 que sehan denominadocrenocitos (lat. crena, muesca). PAPEL DE LOS ERITROCITOS ENEL TRANSPORTE DE OXIGENO El oxígeno (a presión atmosférica) no está disuelto enmedida importante enel plasma. En consecuencia,si el aparatocirculatoriosóloposeyera plasma, únicamente una pequeña fracción de la cantidad de oxígeno que necesitan las células del cuerpo estaría disuelta en el mismo al pasar por los capilaresdelos pulmones, queestánexpuestos al aire recién inspirado. Lasangrepuede captarabundante oxígeno en los pulmones por la hemoglobinaque poseen loseritrocitos. La hemoglobina tienela facultad de combinarserápidamentecon el oxígeno para formar el compuesto oxihemoglobina. En,consecuencia, a causa de la hemoglobina en los eritrocitos la sangre puede absorber volumen comparativamente grande de oxígeno al pasar por los pulmones y proporcionar este gas constantemente a todas las célulasdel cuerpo. Porfortuna, la hemoglobinanoestá ligada muy firmementealoxígeno; porello,cuando la oxihemoglobina llega a los tejidos del cuerpo,donde las célulasutilizan constantemente oxígeno, libera gran parte de este gas. Al separarse el oxígeno de la oxihemoglobina, la que resta se llama desoxihemoglobina; al llegar a los pulmones al seguir por el aparato circulatorio, vuelve a ponerse en contacto con concentraciónalta de oxígeno y estápreparadapara conjugarsecon é1 y convertirse de nuevo en oxihemoglobina.
Por qué la hemoglobina debe estar circunscrita en las células Uno de los motivos principales es que los eritrocitos contienen, ademásdela hemoglobina,muchas enzimas delas cuales dependeque esta se conserve enla forma reducida que puede transportaroxígeno. Lasenzimas deben estar en intima relación con la hemoglobina para mantenerla en forma reducida.
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TEJIDOS DEL CUERPO
Además, las macromoléculas de hemoglobinason comparativamente pequeñas y, si estuvieran libres enel plasma, escaparían a través delas membranas endoteliales del sistema vascular sanguíneo. En consecuencia, si la hemoglobina se libera enel plasma, escapahacia los tejidos y después alaorina. Ello dió el nombre de "fiebre de orina roja" a un padecimiento del ganado en el cual parásitos diminutos invaden loseritrocitosy los dañan de modo quela hemoglobinaescapahacia el plasma y después a la orina, que se poneroja. En algunasenfermedades humanas,porejemplo, la fiebrehemoglobinúrica, una variante virulenta de paludismo, pueden ser dañados eritrocitos suficientes para producir un estado semejante.Hayventajasadicionales dequelahemoglobina esté circunscrita por la membrana de los eritrocitos. Por ejemplo:losglóbulos rojos participan en el transporte de dióxido carbónico de los tejidos a los pulmones, donde escapa hacia el aire. Su utilidaden estesentido dependede queno pierdan unaenzima, la anhidrasacarbónica.
rojo a labios y mucosas. La intensidad del color depende de muchos factores; a saber: número de capilares abiertos enel lecho capilar, cercanía con la superficie,transparencia de lostejidossuprayacentes y , por último, proporción de oxihemoglobina enla sangre.
Labios azules
La hemoglobina desoxigenada tiene tinte azulado. En estado normal, al pasar la sangre por los capilares no se forma suficiente hemoglobina desoxigenadapara que seaprecie el colorazul.Sin embargc, enun sujetonormal expuesto a frío intenso, la circulación local de los labios puede cerrarse lo bastante para quela concentración de desoxihemoglobina aumente en los capilares superficialesde modo que se observa el color azul. En algunas enfermedades la oxigenación dela sangre en los pulmones está muy limitada, de modo quela sangre que contiene gran concentracióndedesoxihemoglobina llega a los capilares de todo el cuerpo. En determinadas enfermeEstructura de los eritrocitos dades (G nosos enfermedad, logos estudios de), una adaptada a la función cantidadtotal adecuadade desoxihemoglobinaimpartecolor azul atodas lassuperficiesdel cuerpo quesuelenser de color rosado o rojo; ello se llama Los eritrocitos deben absorber y liberar oxígeno y dióxido carbónico muy rápidamente en la superficie cianosis (gr. kyanos, azul). de lamembrana. En consecuencia, es importante que la interfase entre cada eritrocito y el plasma sea Envenenamiento por monóxido de carbono lo más extensa posible, lo cual se logra por la forma bicóncava del glóbulo rojo. Ello brinda un área de La hemoglobina tiene gran afinidad por otros gasuperficie 20 por 100 a 30 por 100 mayor que el de ses además del oxígeno,principalmentemonóxido de carbono. Este gas peligroso forma unión libre con una esferaqueposeyerala misma cantidad dehemoglobina.Además, si loseritrocitos fuesen esféri- la hemoglobina, por lo cual no puede transportarse cos, la distancia enlacualtendría que difundir un oxígenoa los tejidos. En consecuencia, un sujeto gas para llegar a la superficie aumentaría mucho. El que respira aire que contiene aún poca cantidad de estado anucleado del eritrocito también es ventajo- monóxido de carbono gradualmente forma más hemoglobinaconjugadaalgas y, en consecuencia, so, porque permite que todala célula contenga heinútil para el transporte de oxígeno. (Ocurre muy a moglobina y, en consecuencia, seamás eficazpor menudo en nochesfrías en automóvilesestacionaunidad de volumen. dos en los cualesel motor sedeja encendido para Los bordes redondeados de los eritrocitos los proconservarfuncionando la calefacción.)Lacarboxitegendel daño, y la estructura elástica flexible permite que se doblen enlugar de romperse al chocer hemoglobina tiene color rojo intenso y los labios roconbifurcaciones enlared capilar. Ellopuede ob- jo cereza de la víctima de envenenamiento por monservarse valiéndose del microscopio en la membrana óxido de carbono, cuyos tejidos en realidad carecen de oxígeno, es una triste paradoja. interdigital de la pata de una rana viviente, montadaadecuadamente. ¿COMO SE DETERMINA LA CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE OXIGENO POR LA SANGRE? Carrillos sonrosados y labios rojos En la práctica de la medicina a menudo es necesaLa oxihemoglobina en los eritrocitos dentro de los rioprecisar si la sangre deun sujeto es incapazde de los capilaresdebajo de la superficie es laque da color transportaradecuadamenteoxígeno.Aparte en los cuales hay sonrosado a los carrillos y grado variable de color casoscomparativamenteraros
CELULAS HEMATICAS: ERITROCITOS
modificación química de la hemoglobina, es patente que la capacidad de l a sangre de transportar oxígeno podría disminuir s i no hubiera lo siguiente: 1) eritrocitos suficientes e n l a sangre, 2) hemoglobina suficiente e n los hematíes, o ambas cosas. LOSanálisis que se practican habitualmente son: 1)estimar e l número de eritrocitospormilímetrocúbico de sangre y 2) calcular la concentración de hemoglobina por 100 m1 de sangre.
Y PLAQUETAS
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Estimación de hemoglobina Hay varlosmétodos que permiten precisar la cantidad de hemoglobina por unidad de volumen de sangre valiéndose de una sola gota; de esta cifra, se calcula la cantidad total de hemoglobina por 100 mililitros. En las mujeres, en estadonormal hay aproximadamente 13.5 gll00 ml,y en los varonesalrededor de 15 g de hemoglobina por100 ml de sangre.
ANEMIA
Recuento del número de eritrocitos Puede hacerse valiéndose de una pipeta para sangre, calibrada adecuadamente, que tiene en la parte mediaunbulbo para mezcla,con el fin de aspirarun volumen medido de sangre para dilución. Después, se aspira con la pipeta un volumen mayor de líquido para diluir la sangre para el recuento de eritrocitos, después de mezcla cuidadosa en el bulbo, se descartan las primeras gotas de diluente no mezclado (en el tallo de la pipeta) y se coloca una muestra dela sangre diluida en una cámara especialllamada hernocitdrnetro, porque en ella se cuentan los elementos de la sangre. Es una clase especial de laminilla marcada con líneas, dividida en cuadrados de dimensiones determinadas para contar distintas clases de elementos figurados de la sangre. Dado que el grosor de la muestra es regido por la altura a la cual se coloca el cubreobjetos, se conoce el volumen de líquido diluido por arriba de los cuadrados, y,en consecuencia, puede calcularse fácilmente, el número de glóbulosrojos por milímetro cúbico de sangreal contar elnúmero de eritrocitos en cada cuadrado. Este método, claro está, exige tiempo y, para efectuar gran número de recuentos de eritrocitos en los laboratorioshospitalariosdehematología se emplean instrumentos electrónicos que pueden hacer la cuenta enuna fracción deltiempoqueemplea un hemocitómetro. Se consideran valores normales para la mujer 4 a 5 millones por milímetro cúbico de sangre, y para el varón 4.5 a 5.5 millones.
Estimación del hematócrito Un método rápido para calcular si un individuo tiene una cantidad normal de eritrocitos consiste en centrifugar un pequefio volumen de sangre para estimar el volumen de eritrocitos aglomerados; ello se llama estimar el hernatocrllo(gr. haima.sangre, kritos. selecctonado o separado), pues consisten en separar los eritrocitos (los eritrocitos constituyen la mayor parte del volurnen centrifugado de células hemáticas) de plasma, el hematócrito esel porcentaje del volumen de la muestra de sangreocupadopor los eritrocitos. El hematócrito promedioparamujeresnormales es deaproximadamente 41 por 100, y para varones normales de 4 7 por 100, aproximadamente.
Si la concentración de hemoglobina e n la sangre circulante está disminuida de manera importante, se dice que hay anemia (G, falta de sangre). La falta de hemoglobina puede depender básicamente de falta de eritrocitos o de hemoglobina. Para discutir e l problema, deben tomarse en cuenta algunos hechos.
Vida de los eritrocitos Los eritrocitostienenvidalimitada, de 120 días e n el ser humano. Después de haber pasado s u vida en el aparato circulatorio, deben ser eliminados del mismo para impedir que los cuerpos q u e se disgregantaponen el sistema circulatorio. Los eritrocitos viejos son eliminados de la sangre por macrófagos e n bazo, médula ósea e hígado. Dado que los eritrocitos son eliminados constantemente de la circulación al envejecer, s u número en la sangre disminuiría s i al propio tiempo no llegaran nuevos. En consecuencia, laanemia puede ocurrir principalmente como resultado de aumento no compensado e n e l índice de eliminación de los eritrocitos en l a sangre o de disminución de la velocidad conlacual se forman y liberanhacialasangre. dependen Dicho de otramanera,algunasanemias principalmente de aumento del índice de destrucción de eritrocitos o pérdida de los mismos que n o es compensada por aumento equivalente del índice de producción, en tanto que otrasanemiasresultan principalmente de deficiencia del índice d e producción. Con e l f i n de precisar s i e l defecto reside en e l indice de producción de eritrocitos o e n el de destrucción de glóbulosrojos,puedenobtenersemuchos datos al efectuar l o que se llama recuento de reticu-
locitos.
Recuento de reticulocitos En un frotis de sangre normal teñido con un colorante habitual para sangre casi todos los eritrocitos tienen color rosado pálido. Pero, aproximadamente
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TEIIDOS DEL CUERPO
1 a 2 por 100 muestran un tinte azul y se denomina eritrocito policromatófilo (que tiene afinidad por muchoscolores;lámina 11-1). Explicaremos lo que causa el tinte azul en un eritrocito. Los precursores nucleados que originan los eritrocitos son células más voluminosas llamadas eritroblastos, que sintetizan la hemoglobina que después contienen los glóbulos rojos. Para sintetizar la hemoglobina, poseen abundantes polirribosomas (fig. 5-16), lo cual torna intensamente basófilo al citoplasma en preparaciones para MF. Sin embargo, se dividenvarias veces paraformareritrocitos y también se dividen los polirribosomas, de modo que en los eritrocitos inmaduros sólo hay suficientes para producir escasa basofilia citoplásmica. Es difícil identificar los eritrocitos policromatófilosenfrotisteñidosconcoloracionescorrientes. Una forma mucho mejor para identificar estas célulasconsisteenemplearunacoloración supravital con azulde cresilo brillante;puedemezclarsecon una gota fresca de sangre y hacer un frotis que despuésse tiñe con un colorantehemáticocomún. El azul de cresilo brillante reacciona de manera peculiar con el rRNA que persiste y origina una estructura azulfiliformequea veces guarda semejanza con una guirnalda (fig. 10-6), pero si el rRNA es escaso quizá sólo se vean algunos puntos esparcidos (lámina 11-1, abajo, derecha). Al pensarqueeste aspecto pudiera depender de que había previamente una red en estas células, se llamó reticulocito, nombre que hapersistido aunque enla actualidad
sabemos que la red es un artefacto que depende del procedimientodetinción. El reticulocito es, claro está, la mismacélulaque el eritrocitocromatófilo observado después de tinción con colorantes comunes para sangre (lámina 11-1).El uso de radioautografía después de administrar un aminoácido marcado comprobó que los reticulocitos tienen gran capacidad de síntesis de proteínas, por lo cual también deben contener algo de mRNA y tRNA, además de rRNA. El rRNA que se presenta en los reticulocitos liberados de la médula ósea hacia la circulación pronto desaparece;permanecesólounos dos díasenlos eritrocitos inmaduros. No es fácil obtener datos exactos acerca del número de reticulocitos que la médula ósea libera hacia la circulación, en estado normal. Sin embargo, cuando aumenta la producción de eritrocitos, el espaciodealmacenamientoen la médula no crece correspondientementey se liberanhacia la sangre másreticulocitos. En consecuencia, cuando se producen más eritrocitos aumenta el número de reticulocitos en la sangre y este número puede emplearse para vigilar el índice de eritrogénesis. En circunstanciaspor lo demásnormales,cualquier estado que aumente la destrucción de eritrocitos (o la pérdida de los mismos por hemorragia) es compensado por aumento del índice de producción eritrocítica. Por ejemplo: si el número de reticulocitos permanece alto un día tras otro, cabe suponer quehayaumento de la rapidez de destrucción de eritrocitos o que se pierden glóbulos rojos de la circulación por otro mecanismo. Dicho de otra manera: el número de reticulocitospuedeemplearse no sólo para obtener datos acerca del índice de produccióndehematíessinotambién,simultáneamente con el recuento diario de eritrocitos, para conocer el índice de destrucción o pérdidaeritrocítica. Verbigracia: el número de reticulocitos puede emplearse para vigilar si productos de la indole del explosivo TNT, tóxico para las células de la serie eritrocítica, está siendo absorbido por quienes lo manejan.
Clasificación de las anemias
Fig. 10-6. Microfotografía con inmersión en aceite de un frotis sanguíneo teñido con azul de cresilo brillante para demostrar reticulocitos. La sangre se obtuvo de un animal de laboratorio en el cual habíaregeneración de abundantes eritrocitos.
Tarde o temprano, el estudiantedemedicina aprenderá a examinar un frotis sanguíneo y a decir si indica anemia microcítica hipocrómica o anemia macrocítica o alguna otra clase de trastorno hematológicodesignado por estetipo de nomenclatura. Explicaremos el significado de estos nombres. Ya definimos macrocitos y microcitos. Si en cúalquieranemialoseritrocitossonmayoresque los normales,sediceque la anemia es macrocítica; si
CELULAS HEMATICAS: ERITROCITOS
son menores, es microcítica, y si tienen dimensiones normales,normocítica. Las palabras hipercrómica, normocrómica e hipocrómica denotan la concentración total de hemoglobina en los eritrocitos, la cual claro está, explica la intensidad del color en los frotis. Ampliaremos el tema. Un eritrocito tiene forma de disco bicóncavo, por lo cual es más delgado en la porción media que en los bordes y la región central se tiñe de color más pálido que la periferia (fig. 10-4, izquierda). Sin embargo,esteaspecto se observaúnicamenteen la porciónadecuadade unfrotisbienpreparadoque tiene grosor apenas suficiente para que sólo uno que otro glóbulo se superponga parcialmente a los demás (fig. 10-4, izquierda); cuando las células se extiendenenunacapademasiadodelgadanopuede advertirse adecuadamente la región central, que se tiñe pálidamente (fig. 10-4, derecha). Si la zona pálida central corresponde en números redondos una a terceraparte del diámetro del eritrocito y la porción periférica muestra coloración bastante intensa, se dice que los eritrocitos son normocrómicos (de color normal) (fig. 10-58). Algunas anemias se caracterizan por disminución del número deeritrocitos,pero los que se observansonnormocrómicos;enconsecuencia,sellaman anemias norrnocrómicas. Sin embargo,enuna clase mucho másfrecuentedeanemia, los eritrocitosmuestran áreas pálidas centrales más grandes y zonas periféricas pocoteñidas(fig. 10-5A): se dice queson hipocrómicos (poco coloreados); en consecuencia, las
Fig. 10-7. Microfotografía con inmersión en aceite de un frotis dos plaquetas adheridas teñido desangrehumana.Seobservan entre sí.
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anemias con las que guardan relación se llaman anemias hipocrómicas. En otra clase de anemia hay menos células que las normalesperoestánocupadas porabundantehemoglobina; es discutibleque los eritrocitos estén excesivamente llenos, por lo cual el motivo de que estas anemias se llamen hiperrrómicas es que las células suelen ser mayores, y como están llenas de hemoglobina, adoptan color más obscuro (fig. 10-5C). Los frotis de sangre normal suelen mostrar alguno que otro eritrocito de forma anormal, que recibe el nombre general de poiquilocito (gr. poikilos diverso, irregular). En las anemias los poiquilocitos son frecuentes y en estas circunstancias se dice que hay poiquilocitosis (fig. 10-38). En algunasanemias se da un nombre más específico a la forma anormal; por ejemplo, aquella en la cual los eritrocitos tiendenaadoptarformadehoz,comoyamencionamos.
Efectos de la deficiencia de hierro y de vitamina B,* En unaanemiadeterminada es útil saber si la concentracióndehemoglobinaestámás o menos disminuida que el número de eritrocitos para conocer su causaposible. Por ejemplo: el hierro es un componente esencial de la hemoglobina, por lo cual cuando hay deficiencia disminuye la producción de hemoglobina. Sin embargo, este metal no es necesario para la producción de eritrocitos como lo es para la formacióndehemoglobina,demodoqueen las anemias por deficiencia de hierro, la concentración dehemoglobinaen la sangreestámásdisminuida que el númerodeeritrocitos;enconsecuencia, los eritrocitos tienen poca hemoglobina y la anemia es hipocrómica (fig. 10-5A). Por otraparte,algunos factoresalimentarios(vitamina B yácidofólico) puedensermásnecesariospara la producciónde eritrocitosquepara la dehemoglobina,demodo quecuandohaycarenciadecualquieradeestas substancias el cuerpotienemayordificultadpara producir glóbulos rojos que hemoglobina; en consecuencia, los eritrocitos que se forman están ocupados al máximo por hemoglobina y la anemia es de tipo macrocíticohipercrómico (fig. 10-5C). Todas las anemias de este grupo son causadas por deficiencia de vitamina B,, o ácido fólico. Un ejemplo interesante es la anemla perniciosa, producida por insuficiencia para secretar un factor específico necesario para absorber vitamina B,, con defecto consiguiente de la absorción de la vitamina en el intestino. Sin embargo, si se inyecta la vitamina en pacientes de anemia perniciosa, se restablecen y el estado recurre
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TEIIDOS DEL CUERPO
únicamente al suspender las inyecciones. Es inútil dar la vitamina por la boca, porque los enfermos no pueden absorberla. (Hay vitamina B,, en los extractos de hígado.)
Regulación de la producción de eritrocitos por la eritropoyetina Una hormona glucoproteínicallamada eritropoyetina actúa sobre la producción de células de la serie eritrocítica; se explica enel capítulo 12.
PLAQUETAS PLAQUETAS, FIBRINA Y MECANISMO HEMOSTATIC0
Las plaquetas son fragmentos de células Las plaquetassonfragmentospequeños de citoplasma que, como se describe en el capítulo 12, se desprenden del citoplasmadecélulasvoluminosas llamadas megacariocitos enla médula ósea, de modo que cada plaqueta está completamente cubierta pormembranacelular. No tienen núcleo. En este sentido, la sangre de los mamíferos difiere de las de las aves, pues esta última presenta células nucleadas muy pequeñas llamadas trombocitos (gr. thrornbos, coágulo)que tiene la mismafunciónque las plaquetas humanas. Sin embargo, las plaquetas a veces se llaman trombocitos aunque no son células completas. Se estima que el número en la sangre circulante es de 250 O00 a 350 O00 por milímetro cúbico. En la figura 10-7 se muestran las plaquetas, pero antes de describirsuestructuradebemos comentar acerca de sus funciones. PAPEL DE LAS PLAQUETAS PARA COHIBIR LA HEMORRAGIA Cuando un sujeto sufre una herida cortante, fluye sangre de los vasos seccionados en el sitio de lesión. Pero, a menos que los vasos tengan calibre comparativamentegrande, la hemorragia cesa enbreve. Aunque también participan otros factores para este fin, por ejemplo, la contracción del músculo circular de la pared vascular que disminuye el calibre del vaso, el motivoprimariodequesecohibala hemorragia es quelasplaquetassedimentanyse adhieren a la superficie interna del vaso en la zona cortada. Ello disminuye el calibre de la abertura por dondepuedeescaparsangrey,al seguir fluyendo éstapor el orificioestrecho, se adhierencada vez más plaquetas a las ya fijadas al revestimiento, de
modo que la luz pronto es ocluidacompletamente por lo que se ha llamado tapón plaquetario; este fenómeno se llama aglutinación plaquetaria. Los nombres aglutinación y coagulación
El agrupamiento de plaquetas que ocurre cuando éstas se apilan y adhieren entre sí se llama aglutinación. Este fenómeno casi siempreguarda relación con la formacióndefilamentosdeunaproteína fibrosa, la fibrina, derivadade un precursor en el plasma por un mecanismo llamado coagulaci6n. En consecuencia, las plaquetas no sóloaglutinan sino participan en el comienzo de la coagulación. Sin embargo, un vaso sanguíneo no debe ser seccionado para que las plaquetas se adhieran al revestimiento. Las arterias de muchos sujetos al envejecer experimentan un cambiodegenerativo(estadollamado arteriosclerosis) quea menudo afectasurevestimiento de manera que ya no presentan una superficie endotelialininterrumpidaa la sangreque fluye; en consecuencia, las plaquetas al ponerseen contacto con algunos componentes de la pared arterial puedencomenzaraadherirse al revestimiento. Si siguen acumulándose plaquetas en este sitio, éstas, junto con la fibrina que se forma con ellas, como resultado de la coagulación, por último pueden ocluir el vaso. Si el vaso en el cual ocurre lo anterior es una arteria coronaria del corazón, parte del miocardio estará privada de oxígeno y el sujeto experimenta lo qdesuelellamarse ataquecoronario agudo. Siel mismo fenómeno ocurre en una arteria que se distribuye en el cerebro, se dice que el individuo ha sufrido apoplejía o ataque cerebral. Antes de describir la estructuramicroscópica de las plaquetas y Ja relación de la estructura fina con lafunción,debecomentarsebrevementeacercade la coagulación sanguínea para los lectores que aún nohanestudiado fisiología,en la cual se describe ampliamente. Coagulación Adiferenciade la aglutinación queocurre en la sangre que fluye, la coagulación sólo guarda relación con estasis sanguínea. A la coagulación se debe el coágulo que se forma al extraer sangre del cuerpo y dejarla en el tubo de ensayo. También ocurre coagulación enla sangre que escapa de los vasos y se acumula en espacios tisulares del cuerpo. Por ejemplo, al romperse un hueso, se desgarran vasos sanguíneos y escapa algo de sangre al foco de fractura y alrededor del mismo. En la sangre que sale del sistema vascular, al igual que en el tubo de ensa-
CELULAS HEMATICAS: ERITROCITOS Y PLAQUETAS
Fig. 10-8. Microfotografías con ,gran aumento deunaregión enla cual h a ocurridohemorragia. A, los filamentos delicados de fibrina forman unamallaque atrapa muchoseritrocitos. B. filamentode 'fibrina en fascículosmás toscos.
Filamentos de fibrina
Eritrocitos atrapados
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Haces de filamentos de fibrina
yo, aparece una malla extensa de fibras delicadas de fibrina (fig. 10-8). Los eritrocitosque se presentan en la sangre quedan atrapados en la red de fibrina y pueden advertirse en este sitio breve tiempo (fig. 10SA), después de lo cual se desintegran. Se dice que la sangre en la cual se ha formado la fibrina como explicarnos ha coagulado. Ha sido siempre un problema fascinante por qué la sangre conserva su fluidez cuando está en los va-
sos pero coagula al extraerla. Hoy se sabe que participan muchos factores y su explicación cabal corresponde más a los temasdefisiología,hematologia clínica y bioquímica que a la histología. Sin embargo, debemos dar por lo menos una explicación breve del proceso de coagulación porque en él participan las plaquetas.
Mecanismo de la coagulación
Fig. 10-9. Micrografía electrónica ( X 69 OOO) defibrinade bovino,coagulada in vitro al añadir trombinaa una solución de fibrinógeno y teñidacon ácido fosfotúngstico. Advitrtase la periodicidad axial de 25 nm de los filamentos de fibrina. (Cortesía de C . Hall.)
Una de las proteínas del plasma sanguíneo, fibrinógeno, en circunstanciasnormales,está en disolución. En el plasma hay una globulina llamada protrombina, que en circunstanciascorrientes es inactiva. Sin embargo, en los sitios de lesión se libera un componente que suele llamarse trovnboplastinu tisular (aunque participan muchos factores) que desencadena la conversión de protrombina en trombina, la cual actúa para que el fibrinógeno soluble polimerice en filamentos insolubles de fibrina. Estos filamentos, observados con ME, muestran periodicidad axial (fig. 10-9); sin embargo, los periodos son más cortos que los observados en la colágena, pues tienen aproximadamente 25 nm de longitud. Dado que la tromboplastina tisular proviene del tejido lesionado, se dice que es un factor extrínseco, esto es, que no se origina en la sangre.
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TEJlDOS DEL CUERPO
Sinembargo, el mecanismo de la coagulación puede serdesencadenadopor un factor intrínseco queseorigina enla sangre. Las plaquetas pueden tenerparte enla formación de estasubstancia. Es un factor intrínseco que desencadena la coagulación cuando la sangre se pone en contacto con una substanciaextraña,comosucedería, al colocarla enel tubo de ensayo de vidrio. Debe ser patente que, al comenzar a formarse un tapón plaquetario en la superficie interna de una arteriaenferma o en los bordesde un vaso cortado, pueden actuar los factoresextrínsecoeintrínseco paradesencadenarlacoagulación, de modo que suele ocurrirformación de fibrina(coagulación) en sitios de aglutinaciónplaquetaria.
Trombosis: trombos blancos y rojos La masa aglutinada de plaquetas que seadhieren a la superficieinterna deun vasosanguíneosellama tromboblanco porque lasmasas plaquetarias, recién formadas, tienen color blanco. Puede formarse un trombo blanco únicamente en la sangre circulante; crece por el depósito demás plaquetas dela sangre quepasasobreél.Además, su carácterdifieredel trombo rojo que se forma al coagularse la sangre estancada. Así pues, la aglutinación tiende a formar un coáguloblancoqueconsisteprincipalmente en plaquetas fusionadas; la coagulaciónproduce un coágulo rojo que consiste principalmente en filamentos de fibrina que incluyen incontables eritrocitos. Dado que las plaquetas al aglutinarse liberan una substancia que desencadena la formación de tromboplastina, es fáciladvertirpor qué los trombos rojos menudo a guardan relación con trombos blancos. Después demencionarbrevemente la coagulación, podemosdescribir la morfología delas plaquetas y la relación que guarda su estructurafina conlafunción.
terna tiene color azul bastante pálido con los colorantes hemáticosy se llama hialóvneru (gr. Iryalos, vidrio; meros, parte;fig. 10-7).La porción más central se llama granulómera porque el material teñido que contiene (y por el cual se identifica) suele presentarse en forma de gránulos (fig. 10-7). En ocasiones la granulómera se presenta como un conglomerado sólido de substancia que, enla sangre normal, puede deberse a que ha ocurrido cambio antes quelas plaquetas fuesen fijadasyteñidas. A veces lasplaquetas tienen seudópodosespiculadosquese extienden de la periferia de la hialómera. Si la sangre es normal,esteaspectotambién puededepender de cambios que ocurrieron después de extraerlaperoantes de fijar lasplaquetas. Sin embargo, en circunstanciasanormales las plaquetas pueden presentardistintosaspectos. Se hasugerido que las plaquetas más jóvenes son mayoresque las viejas porquese extienden mejor. Sin embargo, el grado enel cualpuede conocerse la morfologíaplaquetariacon el MF no es muy grande en comparación con lo que puede advertirsevaliéndose de ME,como se verá en breve.
Forma de calcular
el número de plaquetas
Para impedirque las plaquetas se aglutinen y poderlascontar como entidadesindividuales, la muestra de sangre debe tomarse valiéndose de tubos tratados con un anticoagulante, de la indole de heparina EDTA o citrato. Las plaquetaspueden contarse de tresmaneras. En primer lugar, puede estimarse la proporción de plaquetas aeritrocitos, por lo menos en términosde normal, alta o baja, a partir de un frotis sanguíneo. Se determina en varios campos del frotis el número de plaquetas en relación con el número de glóbulos rojos. Por ejemplo. si variasáreas características muestran un promedio de seis plaquetas por cada 100 eritrocltos y se calcula adecuadamente el número de eritrocitos en sangre fresca, puede calcularse el número verdadero de plaquetas por milímetro cúbico de sangre; v. gr., si ESTUDIO DE LAS PLAQUETAS el número de eritrocitos es de 4 millones/mm3, el númeEN EL LABORATORIO CON ELML rodeplaquetassería de 6/100 de 4 millones, que corresponde a 240 O00 por milímetro cúbico. El segundo método para calcular el número de plaEn preparacionesvivas de capilarespordonde circula sangre, las plaquetas muestran forma de dis- quetas es añadir a la muestra de sangre un agente que cos ovalados biconvexos. Sin embargo, en los frotis produzcalisis de eritrocitos y dejeintegraslasplaquetas,lascualespueden contarse valiéndosedeun sanguíneosordinarios,amenos que setomenprehemocitómetro con microscopio de contraste de fase. cauciones,lasplaquetas pueden aglutinarse y forUn tercer procedimiento, que se utiliza en los laboramar acúmulos (señalados en la lámina 11-1).Con el torioshospitalariosdehematologiadonde se estiman objetivo de inmersión en aceite, las plaquetas aislalas plaquetas en gran número de muestras de sangre, das suelen tener aspecto redondeado plano (fig. 10- consisteencontarlascon un instrumentoelectrónico 7 ) , porque tienden a extenderseenlas superficies, automático. Ello, claro está, es mucho más rápido que donde muestran dos regiones vagas. La porción ex- cualquiera de los métodos manuales.
CELULAS HEMATICAS: ERITROCITOS
Y PLAQUETAS
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Fig. 10-10. Micrografíaelectrónica ( X 21 000) de un grupode plaquetas.Obsérvense la cubierta celular (c) y los conductos del sistema de túbulos que conectan con la superficie (scs) que desembocan centro, en la superficie (flecha, abajo). Tambiénhayalgunos túbulos del sistematubulardenso (dts). Dentro del citoplasma se apreciangránulos (g), un gránulo muy denso (vdg), partículas de y mitocondrias glucógeno (gl) (m). Obsérvese cómo los haces de las microtúbulos (mt) rodean a plaquetas paralelamente a sus márgenes de manera que conservan la forma de las mismas. (Cortesía de C. P. Leblond.)
ESTRUCTURA FINA DE LAS PLAQUETAS Los cortes para ME de plaquetas suelen fijarse en glutaraldehido y teñirse contetraóxido de osmio. Sin embargo, pueden emplearse otros métodos espe-
ciales para demostrar algunos componentes más claramente,pero sólo alprecio de obscurecer otros. Observadascon ME, las plaquetas tienen forma algo irregular y su contorno varía de redondo a ovalado(fig. 10-10). La diferenciaprobablemente
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TEilDOS DEL CUERPO
cubierta externa de carbohidratos
microtúbulos
gránulo muy denso
sistema tubular denso
sistema conector con la superficie
gránulo a
glucbgeno
mitocondria
Fig. 10-11. Esquema de una plaqueta de conejo en
el cual se muestran las partes Gardner. )
dependa del plano en el cual se corta la plaqueta. Cada una está rodeada de plasmalema cubierto por túnica celular (señalada en las figs. 10-10 y 10-11).
Microtúbuios y filamentos La partellamada hialórnera con MF se presenta en forma de material homogéneo al estudiarla con ME con coagulación fina que contiene microtúbulos cerca de la periferia (señalados en las figs. 10-10 y 10-11) y filamentos. Los primeros,observados en corte transversal, se advierten en forma de fascículos compactos en los extremos opuestos de un corte transversal de una plaqueta (fig. 10-11); en el corte longitudinal quizá se observe que describen un arco paraleloa la membrana celular einmediatamente subyacentea la misma(fig.10-10).Probablemente actuéncomoesqueletoparaconservar la forma ovoide plaquetaria. También se han descrito en la periferia de la plaqueta filamentos que quizá guarden relación con los microtúbulos; la mayor parte parecen ser del tipo que contiene actina y se consideraqueparticipanenlaretracción del coágulo. Explicaremos otrascaracterísticasobservadascon
ME.
que la forman (Cortesía de H.
Dos sistemas de túbulos
El primero se llama sistema tubular conector con la superficie porqueestostúbulos(vistosencorte transversal como vesículas) comunican con la superficie (figs. 10-10, flecha y 10-11). Además, la superficie interna de la membrana de los perfiles vesiculares (señalada por scs en la fig. 10-10) revela la misma clase de túnica con carbohidratos que se observa en la membrana celular que rodea a las plaquetas (figs. 10-10 y 10-11). En consecuencia, el sistema tubular que conecta con la superficie representa invaginacionesde la membrana de revestimiento de la plaqueta y su función es captar substancias al interior o liberarlas de las plaquetas al exterior. Los túbulosdeestesistemasoncomparativamentevoluminosos y generalmente se cortan transversalmente como en la figura 10-10, abajo, izquierda. En consecuencia, se presentan en forma de vesículas limitadas por membrana que a primera vista parecen orificios en las plaquetas, como es patente en la figura 10-10 (éste es el motivo de que inicialmente se llamaran vacuolas). El segundo sistema de túbulos se denomina sistema tubular denso porque los túbulos membranosos
CELULAS HEMATICAS: ERITROCITOS
Y PLAQUETAS
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Fig. 10-12. Micrografía electrónica ( X 30 OOO) de plaquetas que se adhieren a fibrillas colágenas. Obsérvese la relación intima entre la plaqueta voluminosa en el centro, abajo, y la fibrilla, que muestra periodicidad axial característica, inmediatamente por arriba. En esta preparación han desaparecido los componentes de las plaquetas y éstas se fusionan en una masaamorfa.(Cortesía de J. F. Mustard,)
contienen un material moderadamente electrodenso (figs. 10-10, dts, y 10-11). Parece probable que los componentes de este sistema provengan del aparato de Golgi de los megacariocitos. Sería interesante conocer la función de los componentes de estesistema.
Mitocondrias Sólo se advierten una o dos mitocondrias en un corte dado de una plaqueta (fig. 10-10).
Partículas de glucógeno Se presentan en forma de gránulos aislados muy pequeíios (fig. 10-10,81) distribuidos en grupos pequeños o a veces en conglomerados (10-11).
Ribosomas
No son frecuentes en las plaquetas, pero cuando se observanseconsideraqueindicanque la plaqueta se formó recientemente y en consecuencia Ile-
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TEJIDOS DEL CUERPO
va consigo algunos de los ribosomas del citoplasma del megacariocito.
Gránulos alfa Formanla mayorparte de los gránulos teñidos observados con MF. Al emplear ME, estos gránulos son redondos u ovalados y miden 0.2 m a 0.3pm de diámetro(figs. 10-10, g, y10-11). El contenido de partículasdelicadasavecespareceestaralgoseparado de lamembranacircundante.Contienenmuchassubstanciasqueparticipan en lafunciónplaquetaria y, como estánlimitados por membranay contienenenzimas, son del carácter de vesículas secretorias o lisosomas heredados del citoplasma de los megacariocitos del cual se desprendieron las plaquetas. Los gránulos Q contienenalgunas enzimas hidrolíticasqueincluyenfosfatasa ácida, p -glucuronidasaycatepsina.
Gránulos muy d e n s o s El contenido de este tipo de gránulo (señalado por vdg en la fig. 10-10) es mucho más electrodenso que elde los demástipos de gránulos; en consecuencia, se llama grúnulo muy denso. En ocasiones el contenido de gránulo ocupa un sitio excéntrico en las micrografíaselectrónicas(fig.10-11), lo cual deja un espacio ancho al parecer vacío entre el contenido y la membranacircundante. El númerorelativo de gránulosmuy densos varía según la especie y en proporcióncon la concentración de serotoninade las plaquetas. En las plaquetas de conejo hay muchosgránulosmuy densos y el contenido de serotonina es correspondientemente alto, pero enlas plaquetas humanas son escasos y no hay mucha serotonina. La tinción histoquímica con ME apoya la noción dequela serotonina está situada en los gránulos muy densos. La serotonina (s-hidroxitriptamina) es unasubstanciafarmacológicamentepotente queen la mayor parte de los sitios del cuerpo hace quelascélulas muscularesde los vasos sanguíneos se contraigan. Además de serotonina, se ha comprobado que los gránulos densos contienen calcio,ATP y ADP. Mencionaremoslaimportancia de estas observaciones. ADHERENCIA
Y REACCION DE LIBERACION
Señalamos quelas plaquetas enla circulación en estado normal no se adhieren al endotelio que reviste los vasossanguíneos.Pero si seinterrumpela continuidad del endotelio por lesión física o enfer-
medad, pueden entrar en contacto con otros tejidos o componentes tisulares. Desde hace tiempo se sabe que la colágena tiene efecto muy potentepara producir adherencia de las plaquetas si queda expuesta a lasangreque fluye, como se muestra enla figura 10-12. Según Weiss,lamembrana basal, lasmicrofibrillas relacionadas con la elastina y los vasos sanguíneos, que se describen en el capítulo 19, también hacen que las plaquetas se adhieran ellas a al quedar descubiertas, pero, a diferencia de la colágena, ello exigeque hayacalcio. En segundo lugar, se ha comprobado que lo que Grette llamó reacción de liberación se pone en marcha por la adherencia de plaquetas, por ejemplo,a la colágena. Esta reacción de liberación entraña la liberación de los gránulosdeplaquetas por el sistema de tubos que comunican con la superficie dela plaquetaquedesembocan enel exterior (figs. 10-10 y 10-11). La reacción de liberación puede serdesencadenadapordiversassubstancias, entre ellas trombina, colágena, ADP y muchas otras (verdetalles enel trabajo de Weiss).Basta quese pongan en contacto con el plasmalema para comenzar la liberación de gránulos por la porción del plasmalema que reviste el sistematubular que conecta con la superficie. La reacción de liberación de ADP de las plaquetas que, por ejemplo, se han adherido a colágena, hace que se aglutinen todavía más plaquetas con las que ya se han acumulado; ello explica cómo se forma el tapónplaquetarioparacerrar un vasoquesangra. Las plaquetas enel tapón degeneran ylaoclusión definitiva del vasosanguíneocortado dependede fibroblastosycapilares queinvaden el tapóny lo subs.tituyen por tejidoconectivo, lo cualse llama organización del trombo. PAPEL DE LAS PLAQUETAS EN LA RETRACCION DEL COAGULO Un fenómeno llamado wtracci6n del coágulo ocurre en breve enun tapón plaquetario que se forma en un vaso cortado, un trombo producido enun vaso indemne o en sangre coagulada que se conserva enel tubo de ensayo. La retraccióncontrae el coágulohasta un 10 por 100 delvolumen original y dependede quehayaplaquetasyfibrina. Para explicar cómo las plaquetas pueden producir retracción del coágulo es menester describir cómo se modifica la forma de lasplaquetas después dela aglutinación y la formación ulterior del trombo. Este cambio del aspecto suele llamarse activación plaquetaria.
CELULAS HEMATICAS: ERITROCITOS
Activación plaquetaria Antes que ocurra la activación, una plaqueta es el menos deformable de todos los elementos figurados en la circulación,porqueposee un esqueleto bien desarrollado de microtúbulos.Sinembargo,como señalamos, ademásdel fascículo de microtúbulos que rodea a la plaqueta discoide hay en su margen un númerovariable de filamentossituadosinmediatamente debajo dela membrana celular. La activación se acompaña de cambio de la forma de disco a una esfera espiculada y los gránulos sedesplazan a un sitio central en la plaqueta. Al poco tiempo, el haz marginal de microtúbulos se desorganiza y aparecen abundantesmicrofilamentoscomoresultado de la polimerización de actina soluble. Además, entre losmicrofilamentos puedendescubrirse filamentos cortos de miosina.Seconsidera quelas dos clases de filamentos presentan acción mutua para producir retracción del coágulo. Se han enunciado varias hipótesis para explicar lo anterior. Una se funda en la nocióndeque las espinasricas en microfilamentos de las plaquetas activadas se ponen en contacto con filamentosdefibrina y toda la plaquetaactúa de manera muy semejante a una sarcómera del músculo estriado(fig. 5-56), con la membranacelular en la punta delas espinas,a lacualestánunidoslos microfilamentos, que funcionan más o menos como las líneas Z, las espinas ricas en microfilamentos actúan como banda I y el cuerpo de la plaqueta como banda A. Una hipótesis adicional esquelasespinas de las plaquetas activadas se mueven de manera que hacentracción(hacia el centro del coágulo)sobre los filamentos de fibrina, fijándolos y desuniéndolos alternadamente por virtud deenlaces Iábiles.Ello, claro está, exigiría ciclos repetidos de contracción y relajación para que ocurriera retracción del coágulo.
Y PLAQUETAS
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eritropoyetina. No sehacomprobado su origenni se ha dilucidado cabalmente su acción.Probablemente aumente el número de megacariocitos producidos y apresure la maduración de plaquetas a partir de megacariocitos. Se necesitan varios días para que la trombopoyetina manifieste sus efectos completos. ANOMALIAS DEL MECANISMO DELA COAGULACION
Las plaquetas viven de 9 a 10 días, después de 10 cual probablemente sean fagocitadas pormacrófagos. De ello se deduce que si disminuye el índice de producción de plaquetas su número en la sangre disminuye gradualmente. Este estado ocurre, por ejemplo, cuando las células funcionales normales de lamédula ósea presentan apiñamiento por invasión o proliferación de célulastumorales; en estas circunstancias, no hay suficientes megacariocitospara conservar número normal de plaquetas.Hay otros estados en los cuales la producción de plaquetas es normal pero se eliminan demasiado rápidamente de la circulación.Paraaliviaresteestado, el bazo, el sitio más importantepara la fagocitosis de plaquetas, puede extirparsequirúrgicamente con elfin dequeéstas sobrevivanmás. Una deficienciaplaquetaria,llamada trornbocitopenia (gr. penia, pobreza) guarda relación con hemorragias que ocurren sin motivoaparente. Pueden aparecer en piel,mucosas u otrossitios.Comoseexplicará en cursos másavanzados,hayademás de las enfermedades hemorrágicas por deficienciasplaquetarias,varios trastornos hemorrágicos que presentan por un motivo o porotro, incapacidadparaformarfibrinaa partir de fibrinógeno. Dado quelaformación de fibrina dependede un grannúmero de factores,y que cualquiera deellospuede participar en su defiREGULACION DELA PRODUCCION ciencia, hay varias entidades hemorrágicas causadas DE PLAQUETAS: TROMBOPOYETINA por incapacidadparaformarnormalmentefibrina. Muchas tienen base genética. La hemofilia probableSe ha comprobado experimentalmente que el mente sea el ejemplo mejor conocido de una enfersuero (el componente del plasma sanguíneo que medadde estaclase. queda despuésde ocurrir coagulación) de animales que han experimentado hemorragia grave, al ser inyectado en animalesnormales,aumenta el número BlBLlOG RAFlA Y LECTURAS ACONSEJADAS de plaquetas. En consecuencia, se supone que, cuandoestosanimalesexperimentanhemorragiagrave, ERITROCITOS se produce una substancia que entra enlasangre y estimula laformación deplaquetas. Se hanefec(Vcasc también bibliografía general ampha en el capítulo 1 1 ) . tuado investigaciones suficientes acerca de esta Bessis, M.: Corpuscles. Atlas of Red Blood Cell Shapes. Berlin, substancia para justificar que se llame trombopoyeSpringer-Verlag, 1974. -. . Blood Smears Reinterpreted. Berlin, Springer Internatina, y para indicarqueprobablementeseauna glucoproteínaqueguardaintimarelaciónconla tional, Springer-Verlag, 1977.
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Células hemáticas: leucocitos
mar lo que se llama seudópodo (gr. pseudo, falso; Tanto los eritrocitos, como los glóbulosblancos pous, pie), un abultamiento angosto del citoplasma (leucocitos) circulan por la sangre. Pero, a diferencia de los eritrocitos (que desempeñan sus funciones que se extiende del cuerpo de la célula de manera que sugiere que ésta forme un apéndice semejante a en la corriente circulatoria) los leucocitos actúan al emigrar a través de las paredes de los vasos sanguí- pie. Sin embargo, antes que se forme el seudópodo neos de pequeño calibre hacia los tejidos del cuerpo. la célula debe adherirse y fijarse al endotelio del vaso sanguíneo de pequeño calibre, generalmente una Además,sonmuchomenosabundantes.También, suelen teñirse en frotis como se muestra en la figura vénula. Entonces, puede emitir un seudópodo a través del sitio donde se unen células de revestimiento 10-1.Como son nucleados (a diferencia de los eritrocitos), aunque mucho menos abundantes que los endotelial,como se muestraen la figura 11-5. El resto del leucocitosigue atravesandolapared del eritrocitos,seobservanadecuadamenteenfrotis porque el núcleo se tiñe de azul (láminas 11-1y 11- vaso y de esta manera llega al tejido conectivo y se desplaza al sitio de la acción en la cual participará 2). Algunas clases deleucocitos tienen vidabreve, lo anterior, el leucocito por lo cual hay recambio rápido, y los antiguos se ulteriormente.Parahacer necesita un aparato contráctil, cuyo carácter se ha eliminan de la circulación y se añaden nuevos con lamismavelocidad.Sinembargo,algunas clases dilucidado en fecha reciente. tienen vida bastante larga en el aparato circulatorio. Aparato contráctil Daremosdetallesdeestosaspectos y otros de los leucocitos en este sitio y en el capítulo 12. Pero priHay algunas indicaciones de que probablemente merocomentaremosdospropiedadesquetodos todas las células contengan las proteínas contráctiles ellos poseen, la motilidad y la capacidad para foractina y miosina, que se consideraban circunscritas mar seudópodos. a las células musculares. Sin embargo, cabe suponer que en las células no musculares los microfilamenMotilidad y seudópodos tos que contienen actina no sean estructuras permaLos leucocitos, como se describe en los dos capí- nentes; la actina soluble polimeriza fácilmente en fitulos siguientes, se desarrollan en tejidos hemopoyé- lamentos que probablemente tengan la facultad de interaccionarconlamiosinaydegenerarfuerzas ticos; sin embargo, para llegar al sistema circulatorio deben ser capaces de moverse y entrar de alguna rnotrices en presencia de ATP, y rápidamente se desmanera a los vasos sanguíneos. Después, para salir articulan de nuevo. Está por demás decir que esta de la circulación es menester que atraviesen la pared inestabilidad no sólo de los filamentosqueconde un vaso sanguíneo en dirección opuesta, fenómetienen actina,sinotambién de losquecontienen no llamado diupédesis (gr. día, a través de; pedesis, miosina,hacemuchomás difícil estudiarlosaquí, que en los miocitos. El carácter pasajero de estos fisalto), para entrar en el tejido conectivo donde desempeñan la mayorpartede sus funciones.Para lamentos en realidad puede ser necesario para cambios rápidos de la forma celular y la dirección del atravesar un vaso sanguíneo el leucocito suele for-
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TEJrDOS DEL CUERPO
microscopioelectrónico de transmisión,demodo que los estudios con ME deben efectuarse con cortes ultradelgados. Los leucocitoscomenzaron a estudiarseconMF en frotis teñidos, por lo cual la nomenclatura utilizada para diferenciarlos se fundó principalmente en el aspecto en esta clase de preparación. Se aceptó que las cinco clases identificadas representaban sólo dos tiposprincipales, el primerocaracterizadopor citoplasmagranuloso y el segundo por citoplasma no granuloso; en consecuencia, los leucocitos se clasificaron como granulosos o no granulosos, nomenclaturaquepermanecehastahoy,apesarde haber comprobado que los leucocitos no granulosos pueden poseer algunos gránulos. Es importante percatarse de que esta primera etapa en la clasificación se funda en el aspecto del citoplasma con MF. Hay tres clases de leucocitos granulosos según la reaccióndetinciónde los gránuloscitoplásmicos. Los que tienen gránulos específicos, quese tiñen ávidamente con colorantes ácidos, se llaman leucocitosgranulosos acidófilos, o eosinófilos ya que la eosina es el colorante que suele emplearse. El nombre abreviado de uso corriente en la actualidad es eosinófilo (lámina 11-1 abajo, izquierda). Los que tienen gránulos que se tiñen intensamente con colorantes básicos se llaman leucocitos granulosos basófilos o sencillamente basófilos (lámina 11-1 abajo,derecha). Los leucocitos que poseen gránulos específicos que no sonintensamenteacidófilos ni basófilosa pH normal se llaman leucocitos granulosos neutrófilos o sencillamente neutrúfilos (lámina 11-1, inmediatamente por arriba del eosinófilo y el basófilo y entre ellos); los neutrófilos también suelen llamarse polimorfonucleares, abreviaturade leucocitopolimorfonuclear, nombre que diferencia los neutrófilos no por los gránulos citoplásmicos sino por los núcleos, que muestran muchas formas y consisten en uno acincolóbulos. La palabra polimorfonuclear además se abrevia como PMN. Utilizaremos como sinónimos estos nombres, neutrófilo, polimorfonucleary PMN. La célula señalada con la palabra BASES PARA CLASIFICAR LOS LEUCOCITOS neutrófilo en la lámina 11-1tiene tres lóbulos. Hay dos clases deleucocitos nogranulosos; los más abundantes y pequeños se llaman linfocitos (láLos leucocitospuedenestudiarse de muchas maneras. Su estructura se analizó inicialmente de mo- mina 11-1, centro y arriba,izquierda) porque se la sangre. Los d o amplio con el MF en frotis de sangre teñidos con presentan en la linfa al igual que en colorantes hemáticos del tipo Romanovsky, del cual más voluminosos y menos abundantes se llaman mohay distintas variedades. Como los leucocitos se ex- nocitos (véase la lámina 11-1, izquierda, arribadel tienden hasta ser muy delgados en los frotis, su con- centro). En resumen, los leucocitos se clasifican como sitenidoteñidoseadviertemejorque en loscortes. gue: Sin embargo, los frotis no pueden examinarse con
movimiento en células no musculares. En consecuencia, se consideraque la motilidadcelulardepende de una sucesión controlada de reunión, interacciones y separación de un aparato contráctil que es lábil y nopermanentecomo en el músculo estriado. Muchas clases de motilidad, entre ellas la de los leucocitos, entrañanmovimiento de la membrana celular; por ello, la acción del aparato contráctil parece producir movimientos en la superficie de la célula. Se considera que ello depende de que los filamentos que contienen actina están fijados directa o indirectamentea la membranacelular,pues ello permitiría que las fuerzas generadas por la interacción de actina y miosina se tradujeran directamente en movimientos de la membrana celular. En consecuencia, es comprensible que, como se advirtió en el capítulo 5, la región del citoplasma inmediatamente subyacente a la membrana celular sea rica en microfilamentos (fig. 5-5). Para que las fuerzas generadas por la interacción de filamentos se utilicen en la motilidad celular, por lo menos una clase de filamento debe estar sujeta en algún sitio, y en la mayor parte de los modelos enunciados se considera que este sitio es la membranacelular. Estos modelos para la motilidad de células n o musculares son básicamente ampliacionesdelmodelodefilamentosdeslizantes para el músculo estriado que ya mencionamos en el capítulo 5 y se explica en detalle en el capítulo 18. La diferencia principal es que la membrana celular substituye a la línea Z como sitio de fijación para los filamentos que contienen actina. Volviendo al leucocito,puedeimaginarse cómo unacontracciónlocaldeunaparte de lacélula puedemodificarsuforma;además, l a contracción en el cuerpo principal de la célula haría que la parte que no se contrae sea empujada en forma de seudópodo.Etapas sucesivas de fijación,formaciónde seudópodos,despegamiento, yasísucesivamente, pudieran producir la clase de motilidad que se observa en muchos tipos de leucocitos vivientes.
CELULAS HEMATICAS: LEUCOCITOS
Neutrófilos Eosinófilos Leucocitos
La preparación y el estudiode frotissanguíneos con MF es un procedimiento muy común en la prácticadelamedicinaparados fines principales; en primerlugar,lapresencia de leucocitosanormales guarda relación con diversas entidades nosológicas. En segundo lugar,esimportantecalcular las proporciones relativas de las distintas clases de leucocitos normales en la sangre de un individuo (lo que se llama fórmula diferencial), porque algunas desviaciones en las proporciones relativas de las distintas clases tienen importancia diagnóstica. También es muyimportantesaber si el número total de leucocitos en la sangre del paciente está aumentado o disminuido; ello se hace al contar el ntimero de leucocitos.
RECUENTO LEUCOCITARIO Para hacer lo anterior, un pequeño volumen conocido de sangre se mezcla en una pipeta especial con un volumenmayor,conocido de líquidoparacontar los leucocitos, que destruye los eritrocitos y tiñe el núcleo de los leucocitos.Unpoco deestamezcla se coloca sobre los cuadradostrazados en un portaobjetos de cristalespectal, llamado hemocirómetro, y se coloca encima un cubreobjetosde manera que hay una profundidad conocida de líquidosobre los cuadrados. Se cuenta el número de leucocitos en un número dado de cuadros (fig. 11-l), y entonces, al conocer la dilución de la sangre en el líquido y la profundidad del líquido sobre los cuadrados, puede calcularse cuántos leucocitos hay en un milímetro cúbico de sangre. Valiéndosedeinstrumentos electrónicos se pueden hacer gran número de recuentos sistemáticos de leucocitos, pero dadoque la fórmula diferencial exige identificarcadaclaseparticularellodebehacersemanualmente.
En adultosnormales, el númerototal de leucocitosvaríadeaproximadamente 5 O00 a 9 O00 por milímetrocúbico. Hay variacionesdentro de esta gamaque dependende lahora deldía y de otros factores. El número de leucocitos debe interpretarse en relación con lo que se observa en la fórmula difelrencial.
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COMO ENCONTRAR Y ESTUDIAR LOS LEUCOCITOS EN UN FROTE SANGUINE0 TEAIDO Al estudiar un frotis de sangre normal con MF es menester recordar que hay aproximadamente 1 O00 eritrocitosporcadaleucocito y, dado que lasdos clases de células hemáticas se extienden en el portaobjetos, puede necesitarse tiempo parabuscar un leucocitoentre los glóbulosrojos. Sin embargo, es fácil encontrar uno con el objetivo de poco aumento porque los leucocitos, a diferencia de los eritrocitos, poseen núcleo y con esta amplificación se presentan en forma de puntos azules esparcidos sobre el fondo de glóbulos rojos. Los frotis de sangre a vecesse proporcionan con cubreobjetos y en ocasiones no. Un frotis sin cubreobjetos puede observarseconbastanteclaridad valiéndose del objetivo con poco aumento pero no del de granaumento(seco).Sinembargo, puede estudiarse con el objetivo de inmersión en aceite al colocar una gota de aceitedirectamentesobre el frotis. Un procedimientocorriente es encontrar el núcleo deun leucocito enel frotis con el objetivo de poco aumento, centrarlo y cambiar el objetivo de inmersión en aceite. El frotis suele ser más grueso en el extremo donde comenzó a hacerse (figs. 10-1 y 10-4). Los leucocitos son más abundantes y fáciles de descubrir en la porción gruesa. Pero, dondequiera que el frotis es grueso (y ello se manifiesta porque los eritrocitos se superponen uno a otro en gran medida) los leucocitos nose tiñen netamente, y , en consecuencia,son difíciles de estudiar. Se observan mucho mejor en la parte más delgada del frotis, pero son menos abundantes de lo quepudiera suponerse,porque,alser más voluminosos que los eritrocitos, tienden a desplazarse hacia los bordes del frotis y también hacia el extremo del mismo. En cualquiera de estos sitios (el borde o el extremo) pueden deformarse y el citoplasma quizá se rompa y esparza. En consecuenp a , lo óptimo es conocer el aspecto de los leucocitos normales enlas zonas donde es más difícildescubrirlos (la porción más delgada de la película, excepto en los bordes y el extremo) y para encontrar ejemplos adecuados de cada clase el estudiante qui. zá debaobservarno un frotissinovarios. Fórmula diferencial. Los leucocitos son más voluminosos que los eritrocitos y tienen distintas dimensiones, por lo cual sedistribuyen desigualmenteen elfrotis.Ellocrea un problema altratar de precisar el porcentaje relativo delos distintos leucocitos enla extensión.No puede obtenerse una muestra adecuada al examinar los leucocitos en una pequeña
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TEIIDOS DEL CUElZPO
En la descripción quesiguedelas cinco clasesde leucocitos, el estudiante advertirá que el núcleo y el citoplasmabrindandatosimportantes útiles para identificarlos.
LEUCOCITOS GRANULOSOS NEUTROFILOS(POLIMORFONUCLEARES) Las palabras neutrófilo y polimorfonuclear denotan la misma célula; las emplearemos indistintamente para fomentar el conocimiento de los dos nombres. Número. En estadonormal, 50 a 70 por 100 de los leucocitos son polimorfonucleares. En números absolutos se consideranormal, 3 O00 a 6 OOO/mm3 de sangre. Un individuo con 5 litros de sangre posee 15 O00 a 30 O00 millonesde polimorfonucleares en la circulación. Los polimorfonuclearesson los más frecuentes y porlo regularla primera clase de leucocito quese observa enun frotisnormal.
Fig. 1 1 - 1 . Microfotografia con poco aumento de leucocitos en un hemocitórnetro preparado para recuento leucocitario. Las células se cuentan en los cuadrados grandes (1 mm cuadrado) limitadosporlíneas triples paraobtener el númeropromedio por cuadrado grande. En la ilustraciónseobservancuatrodeestos cuadrados (los más pequeños se usan para el recuento de eritrocitos).
parte del frotis; una muestra significativa exige incluir en la cuenta los leucocitos de algunas de las partes menos adecuadas de la película y también los delas zonas buenas. Al aprender a diferenciar entre las distintas clases de leucocitos, puede ahorrarsemucho tiemposise evitanlos siguientes peligros: 1 . Examinar un leucocito en degeneración. En todo frotis sanguíneo hay muchos ejemplos de leucocitbsparcialmente disgregados (lámina 11-1, arriba, derecha), y espérdidadetiempo tratar de identificarlos. Por ello, se examinarán únicamente ejemplos bien formadosyteñidos. 2. Confundir acúmulos de plaquetas con leucocitos. A menos que se tomen precauciones especiales, las plaquetas suelen aglutinarse (lámina 11-1, centro,derecha); la mayor parte de la plaqueta tiene color azul pálido,perolaporcióncentral puede poseergránulosque setiñende obscuro. 3 . Examinar células difíciles de clasificar. Al principio, el estudiante deberá examinar únicamente leucocitos fáciles de identificar y descartará los que parecen difíciles de clasificar hasta adquirir más experiencia.
Aspecto en frotis de sangre estudiados con MF Los polimorfonucleares se desarrollan enel tejido mieloide (médula ósea), donde pasan por varias etapas antes de adoptar su forma madura, y entonces sonliberadoshacialasangre. En el sujetosano es raro que se liberen polimorfonucleares hacia la sangre antes de madurar. En estadospatológicos,pueden liberarseformas más inmaduras y seobservan en frotis de sangreperiférica. En consecuencia, es indispensablequeelestudiante aprenda el aspecto de los polimorfonuclearesmaduroseinmaduros. La duración promedio de la vida de los granulocitos en la sangre se calcula en sólo 8 a 12 horas, después de lo cual parecen salir de los vasos sanguíneos de pequeño calibre (vénulas) al azar para dirigirse al tejidoconectivo. Polimorfonuclearesmaduros. Tienen de 10 a 12 m de diámetro; en consecuencia, su diámetro en un frotis es una y media veces mayor que el del eritrocito. El núcleo se presenta en lóbulos queen el frotis estáncompletamenteseparadosentre sí o unidos por filamentos muy delicados. El núcleodeun polimorfonuclearmaduro tienede 2a5(inclusomás) lóbulos(láminas11-1 y 11-2).La substancia de los lóbulosconsiste engrumosde cromatina densa (láminas 11-1 y 11-2). En consecuencia, el material nuclear se tiñe bastante intensamente con colorantes básicos,de azul o azulpúrpura en la preparación corriente. No se distinguen los nucléolos.
CELULAS HEMATlCAS: LEUCOCITOS
Fig. 11-2. Microfotografía ( X 1 750) de un trotis sanguíneode muestra el apéndice una mujer. El neutrófilo en el centro característico "palillo detambor" (flecha). (Davidson W. M., y Smith, D. R.: Br. Med. J . , 2:6,1954.)
Cuerpos de Barr en los polimorfonucleares. Unos añosdespuésque BarryBertram mostraronque había una diferencia según el sexo en la cromatina de las células, Davidson y Smith demostraron que eraposibleidentificar el sexocromosómicodeun individuo al estudiar frotis de sangre. El cuerpo de Barr en un polimorfonuclear maduro en una mujer sueleestarcontenidoen uno de los lóbulos del núcleo, donde es muy difícil, si no imposible, identificarlo, porque la cromatina es muy densa; sin embargo, un cuerpo de Barr a veces se presenta en forma de un lóbulo separado que tiene la forma de palillo de tambor (fig. 11-2). Según Davidson y Smith, ello ocurre en aproximadamente 1 de cada 38 neutrófilos en la mujer. En los neutrófilos del varón, de cuando en cuandoseadviertenpequeñoscuerpos algosemejantes.Sinembargo, se observanmenos de 6 enunaseriede 500 neutrófilosdevarón y siempre se observan, por lo menos 6 en 500 neutrófilos obtenidos de la mujer. Citoplasma de los polimorfonucleares maduros.Ocupamásespacioque el núcleo y presen-
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tapocosdetallesestructurales,exceptoqueposee abundantes gránulos (lámina 11-2). Hay dos clases de gránulos. Los gránulos neutrófilos verdaderos en muchas preparaciones son tan diminutos que resulta difícil estudiarlos con la resolución del MF. En consecuencia, quizá sólo se observe citoplasma con aspecto granuloso. Por lo regular, estos gránulos tienencolor lila o lavanda,y se lodantambiénal citoplasma. También se observan gránulos más voluminosos que los neutrófilos específicos; tienen color púrpura rojizo (lámina 11-1, neutrófilo). Como este color es producido por el azul de metileno, uno de los coloranteshemáticos básicos, se llama gránulos azurófilos. Como veremos al estudiar la formaciónde los leucocitosgranulosos, los primeros gránulos que aparecen en las células de este linaje son de tipo azurófilo; los gránulos neutrófilos verdaderos aparecen después y cuando lo hacen se observan inicialmente en la región de Golgi de las células en desarrollo. Polimorfonuclearesinmaduros. En el desarrollo de los polimorfonucleares, el núcleo tiene inicialmente forma ovoide escotada (lámina 11-2, 4 horas de la esfera del reloj). En esta etapa del desarrollo, la célula se llama metamielocito neutrófilo. AI continuar la evolución, el núcleo presenta cada vez más escotaduras, de modo que adquiere forma en herradura y la célula se llama neutrófilo en banda (lámina 11-1, neutrófiloenbanda,ylámina 11-2, arriba). En circunstancias normales, el núcleo en herradura de la forma en banda se segmenta y se divide en dos o más lóbulos antes que la célula sea liberada hacia la corrientecirculatoriadesde la médulaósea. En consecuencia, en circunstancias normales en los frotis no se observan más de 1 por 100 ó 2 por 100 de formasenbanda.Pero,sihaygran necesidad de neutrófilos en la sangre (como se explicará al hablar de inflamación y funciones de los polimorfonucleares),lleganala sangrealgunasformasenbanda, incluso algunos metamielocitos, de modo que se observan en los frotis sanguíneos. El núcleo de los metamielocitos neutrófilos no se tiñe tan intensamente como el de las formas en banda, y el de éstos lo hace menos intensamente que el de las formasmaduras. Los metamielocitosylos neutrófilos en banda poseen gránulos citoplásmicos semejantes a los de los neutrófilos maduros (lámina 11-21, y ambos pueden presentar algunos gránulos azurófilos además de los gránulos específicos (neutrófilos). De lo anterior, se deduce que la madurez de un polimorfonuclear se manifiestaprincipalmentepor la forma del núcleo y, en menor medida, por la intensidad de la tinción del mismo.
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TEIIDOS DEL CUERPO
Fig. 11-3. Micrografía electrónica de un neutrófilo maduro (de médulaóseade ratón) después de reacción para la enzima peroxidasa.Se observan en el citoplasma (AG) peroxigránulosazurófilos dasa positivos y electrodensos correspondientes a lisosomas, y gránulosespecíficos (SG) peroxidasanegativos y porello teñidos más pálidamente. También se aprecian varios lóbulos del núcleo (N) concromatina condensada a lo largo de la cubierta nuclear. (Cortesía de V. Kalnins.)
Estructura fina de los neutrófilos Pueden obtenerseleucocitoscaracterísticos dela médula óseaparacortevaliéndose de fragmentos pequeños de médula ósea extraídos por punción esternal. Se fijan y cortan. En estoscortes hay, claro está, muchas células inmaduras de varias clases, pero en estadonormal siempre haytambiénmuchos polimorfonuclearesmaduros. Sise permite que la sangre entera sedimente o se centrifuga, los eritrocitos se aglutinan en una capa roja en el fondo del tubo y los leucocitosformanunacapablanquecina muy delgada apenas visible inmediatamente por arriba. Pueden fijarsefragmentos deesta capa y cortarsepara estudiocon microscopioelectrónico. Otra forma de estudiar neutrófilos en cortes consisteen examinar los tejidos deun animal enel sitio deuna lesión quehahecho que los neutrófilos emigren atravesando las paredes de lasvénulas hacia los tejidos; ésta es la forma en la cual se obtuvo el neutrófilo en lafigura 11-5. Núcleo. Todo corte ultradelgado de un neutrófilo maduropasa sólo através de algunos lóbulos del núcleo; en consecuencia, en las micrografías electrónicas los neutrófilos presentan menoslóbulos que en losfrotis de sangre, en loscuales seextiendela
célulacompleta. En cortesobservadoscon ME se advierte que los lóbulos del núcleo tienen cromatina condensada distribuida a lo largo de la superficie interna dela cubiertanuclear(fig. 11-3). En la porción más central de un lóbulo la cromatina está extendida, de modo que las porciones centrales de los lóbulos suelen ser pálidas (fig. 11-3). Citoplasma. El citoplasmade un polimorfonuclear madurono tiene ejemplos muy adecuados delos organitos habituales; sin embargo, a menudo se advierten algunasde mitocondrias y aparato de Golgi pequeño. Con frecuencia hay gránulos de glucógeno esparcidos.Sinembargo, el datocaracterístico del citoplasma es laabundancia de gránulos; se estima que puede haber de 50a 200 en cadacélula. Los gránulos sonde dos clases, azurófilos y específicos. Los gránulosazurófilosson losmás voluminosos (aproximadamente 0.4pm de diámetro) y les corresponde aproximadamente 20 por 100; sonredondos u ovalados y más densos en el ME que los gránulos específicos. Como seadvierteen lafigura 11-3, en la cual los gránulos azurófilos están marcados Ag, se identificanlasenzimasquecontienenalsometerlos a pruebas para peroxidasas. Como se explicará en el capítulo 12, se forman en etapa más temprana del desarrollo que los gránulos específicos. Los gránulos
CELULAS HEMATICAS: LEUCOClTOS
específicos, mucho más abundantes y pequeños (fig. 11-3) tiene incluso 0.3pnl de diámetro y se observan ulteriormente al desarrollarse la célula. Funcionesde los gránulos. Se sabedesdehace largo tiempo que los polimorfonucleares poseen enzimas que participan en la destrucción de las materias que fagocitan. Con el desarrollo de los conocimientosacercadeloslisosomas(explicadosen el cap. 5 ) pronto se vio,que los polimorfonucleares los poseíanenabundanciaparticular.Baintony Farquhar comprobaron que los gránulos azurófilos son los lisosomas de los polimorfonucleares; poseen porlomenos seis enzimashidrolíticasademásde peroxidasa (Farquhar y Bainton). En cambio, se advirtió que los gránulos específicos más abundantes no contienen enzimas lisosómicas sino una substancia bactericida y tambiénunaenzima, la fosfatasa alcalina. Se ha comprobadoque,despuésqueun polimorfonuclearhafagocitadobacterias (E. coli), un gránulo específico rápidamente se fusiona con el saco membranoso que contiene la bacteria fagocitada y vacía en el saco la fosfatasa alcalina; unos tres minutos después, los gránulos azurófilos se fusionan con el saco y liberan su contenido de enzimas hidrolíticas yperoxidasahacia el mismoy ello pronto destruye la bacteria. INFLAMACION Y FUNCIONES DE LOSPOLIMORFONUCLEARES Perspectiva. El procesoque se poneenmarcha cuando el tejido viviente es atacado por un agente lesivo se llama inflamación. Tiene la finalidadde eliminar o neutralizar al agente perjudicial y a sus efectos y reparar el tejido dañado. A veces se describen tres fases: lesión, reacción y reparación. Los polimorfonuclearessonmuyimportantesen la inflamaciónaguda.Cuandohaydañodecualquierade los tejidos corporales,la reacción que tiende a limitar la propagación y a vencerla requiere leucocitos y plasma sanguíneo, células y substancias intercelulares de tejido conectivo y, en particular, lo que se llama lechovascularterminal, que incluye las arteriolas que forman el lecho capilar y las vénulasquelodrenan,como se explicarámásminuciosamente. Hay diversos y variados agentes nocivos susceptibles de producir inflamación en una partedel cuerpo. Los tejidos corporales pueden ser atacados por bacterias, virus, protozoarios otras y clases de microorganismos patógenos. También puede ocurrir inflamación cuando el tejido corporal es dañado por calor, radiación, frío o agentesquímicos.Además, algunassubstanciaselaboradasdentro del cuerpo
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pueden causar inflamación, como ocurre por ejemplo, en la gota (pág. 59). Los signos y síntomas clásicos de inflamación en alguna parte del cuerpo, recitados a menudo todavía por los profesores, fueros enunciados yaen el año 200 de nuestra era como enrojecimiento, calor, tumefacción, dolor y pérdida o alteración de la función. Describiremos los cambios microscópicos en el tejido conectivo que causan estas manifestaciones. Paradesignar la inflamacióndecualquierparte del cuerpo, se añade el sufijo -itis a la parte en la cual se diagnostica la inflamación. Como casi cualquier sitio del cuerpo puede presentar inflamación, se dice que el paciente experimenta: nasofaringitis: inflamacióndelrevestimientodenariz
y
garganta;
sinusitis: inflamación del revestimiento de los senos paranasales; amigdalitis: inflamacióndelasamígdalas; laringitis: inflamacióndelalaringe; artritis: inflamacióndelasarticulaciones; apendicitis: inflamación de la pared del apéndice; colitis: inflamacióndelrevestimientodelcolon; cistitis: inflamación de la vejiga; colecistitis: inflamacióndelavesículabiliar glornerulonefritis: inflamaciónde los glomérulosrenales
Los ejemplosmencionadosilustranquemuchas enfermedades entrañan inflamación en algunas partes delcuerpo y, enconsecuencia,comprender la inflamación tiene gran importancia para el estudiante médicoy paramédico. Los detalles del proceso forman parte importante de un curso de enseñanza enpatología.Aquí sólo daremosunanoción elemental. Sin embargo,antesdehacerlodebemencionarseque la inflamaciónpuede clasificarse en aguda o crónica. Las manifestaciones clásicas de inflamación se refieren a la aguda.
ALGUNAS CARACTERISTICAS HISTOLOGICAS DELA REACCIONINFLAMATORIA Casi todos nos hemos clavado una astilla sucia en el epitelio protector de la piel, que llega al tejido conectivo de un dedo (fig. 11-4 arriba) y hemos observado que, a menos que se trate adecuadamente, el tejido que rodea a la astilla se inflama. La presencia de inflamación se manifiesta porque la zona se enrojece ehincha,y es calienteydolorosa,enconsecuencia, procura no utilizarse el dedo para tocar el piano o escribir una carta (trastorno de la función). Describiremoslabasemicroscópicadeestoscambios. Una astilla ordinaria lleva bacterias patógenas o las er..puja desde la superficie de la piel hacia el tejido conectivo subyacente al epitelio (fig.11-4 abajo).
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TEJlDOS DEL CUERPO
Fig. 11-4. Esquemas donde se muestra cómo emigran los neutrófilos desde las vénulas congestionadas y dilatadas para combatir bacterias introducidas en los tejidos por unaherida.
En la substancia intercelular húmeda y nutritiva las bacterias pueden multiplicarse inicialmente; las bacterias, y cualquiersustancianocivaqueelaboren, junto con la presenciafísica del cuerpoextraño(la astilla), pronto produce cambios enel lechovascular del foco lesionado. Explicaremos los mecanismos que participan. Cambios en el flujo sanguíneo por el lecho vascular. Describimos las asas capilares y men-
Los capilares dilatados
cionamos queson abastecidas por arteriolasydrenadas por vénulas. En realidad, un lecho vascular es complejo porque, como se ilustra en la figura 19-23, las arteriolastambién están conectadasavénulas porconductos de exclusión de pareddelgada, y de las porciones proximales de estos nacen muchos capilares de unared(sedan detalles enel cap. 19). Hay células de músculo liso en la pareddelas arteriolas y enlas porcionesproximales de estoscon-
CELULAS HEMATICAS: LEUCOCITOS
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Fig. 11-5. Micrografíaelectrónica (x 23 000) en la que se observa un polimorfonuclear que comienza a emigrar entre dos células endoteliales(end)en la inflamación incipiente. Adviértame el aparato de Golgi (gol) y los tipos de gránulos (gr). La inflamación se produjo al inyectar partículas de carbón por vía intravenosa. Se aprecia un acúmulo de partículas a la izquierda del seudbpodo que sobcesale a Iravés del sitio de uniónde células endotelidles que revisten al vaso, Obsérvese la variacihn de las dimensiones de 10s gránulos de neutrhfilo. (Moval. H. Z., y Fernando N. V. P . : Lab. Invest., 12:895, 1963.)
ductos, de modo que las dos clases de vasos participan íntimamente para regular el flujo de sangre por los capilares. Después de una lesión, el lecho vascular terminal se abre y hay aumento pasajero del flujo sanguíneo, seguido, a su vez, de flujo lento. En esta etapa el endotelioque reviste lasvénulassetornapermeable, lo cual permite que escape el plasma a la substancia
intercelularcircundante. El escape ocurreentre los bordes de célulasendotelialescontiguasdondeno estánunidas por uniones de fascia ocluyente (estrechas),pero también puede ocurriratravés del citoplasmadañado delas célulasendoteliales si las paredes capilares han presentado lesión directa por el agente que produce la inflamación, como ocurre, por ejemplo, en las quemaduras térmicas. El escape
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TEIIDOS DEL CUERPO
a través de las paredes de vénulas intactas se explica, p o r lo menos en parte, por la liberación localde histamina (pág. 248) y otras substancias vasoactivas de efecto semejante. El escape de plasma de las vénulas hacia la substancia intercelular se llama exu-
dación. En cuanto se torna lenta la circulación
d e sangre y haocurridoexudación, pueden advertirsepolimorfonucleares q u e se adhieren al endotelio que reviste las vénulas p o r las cuales estaban cursando y, poco después, se introducenseudópodosentrelas membranascelulares de célulasendotelialesadyacentes, como se aprecia e n la figura 11-5. Después de haber hecho una abertura con un seudópodo, e l resto del polimorfonuclear se comprime y entra en l a substancia intercelular fuera de la vénula. Desde aquí los polimorfonucleares, que desde luegoson móviles, emigranhacia e l sitio del agente nocivo (que en este casosería e l lugar donde las bacterias estánmultiplicándose,como se advierte en l a fig. 11-4). A l llegara las bacterias,lasfagocitan y destruyen. Sin embargo, e n este proceso participan muchos mecanismos de m o d o que describiremos algunos de ellos.
Cómo los polimorfonucleares eliminan bacterias infectantes Surge la pregunta de qué atrae a los polimorfonucleares y hace queemigren a travésdeunavénula y se desplacen hacia los agentes nocivos que van a fagocitar. La atracción quetienenlas bacterias por los polimorfonucleares se ha atribuido a la quimiotaxis,esto es, un gradiente de concentración químicaque atrae polimorfonuclearesa las bacterias. Probablementelas bacterlas elaboren subslancias que iengan esie efecto. Sin embargo, en la actualidadmuchosdatosindican que los polimorfonucleares también son atraídos a sitios donde los anticuerpos se han fijado a antígenos del agente infeccioso para formar complejos antígenoanticuerpo. Pero, los complejos antígeno-anticuerpo únicamenteatraen polimorfonucleares porquefijan lo que se ha llamado complemento, que explicaremos. El nombre complemento denota un grupo de proteínas que se presentan en el plasma normal y se activan al combinarse el anticuerpo con el antígeno. Los diversos componentes del complemento se combinan con el complejo antígeno-anticuerpo en una sucesión ordenada y,alhacerlo, se producen diversosefectosbiológicos. El mecanismoinmunológicode un individuodado puedeidentificar sólo algunossitios de microorganismos o células extraños como antigénicos, y éstos (llamados sitiosantigénicos)sonaquellos con los cuales se combina el anticuerpo. Si las células extrañas donde los sitios antigénicos están bastante cerca entre sí (como en las bacterias y células de la indole de eritrocitos
dedonadores de distinto tiposanguíneo)la combinación de anticuerpo tambiéninicia la conjugación de complemento a estos sitios; ello basta para que algunas clases de células experimenten lisis, efecto llamado lisis mediada por complemento. Pero, aunque no ocurra lisis, se forman y liberan diversas substancias biológicamenteactivas de lasdiferentesproteínas delcomplementodurante el proceso de fijaciónyactivación del mismo. Por ejemplo: desde hace largo tiempo se sabe que algunas substancias que se presentan en el plasma sanguíneo, al fijarse a las bacterias, pueden facilitar la fagocitosis por polimorfonucleares; estassubstancias se llamaron opsoninas, que en griego significa algo que comer. Ya se sabía que los anticuerpos pueden formarse contra antígenos bacterianos, por lo cual durante algúntiempo se consideróque los anticuerposmismos eran la causa del efecto opsonizante. Sin embargo, hoy se acepta, en general, que este efecto depende de productos de desdoblamientoliberados delcomplemento al fijarse al complejo antígeno-anticuerpo. Así pues, el complemento tiene granimportancia enla reacción inflamatoria para facilitar la fagocitosis y la muerte de bacterias. Quizá también debe señalarse que los virus son inactivados por anticuerpo exclusivo, sin que participe complemento. Si el agente nocivo consiste en una forma de bacterias patógenas que atraen polimorfonucleares, las bacterias son englobadas por la membrana celular del polimorfonuclear y quedan en un saco membranoso dentro delcitoplasma llamadofagosoma.Como describimos antes, los gránulosneutrófilosespecíficosdel polimorfonuclear se fusionan con el saco que contiene el agentelesivo ydespuéstambién se fusionan los gránulos azurófilos, y de esta manera es destruido por las enzimas hidrolíticas de los gránulos azurófilos. Es interesante que la acción de las enzimas lisosómicas de los gránulos azurófilos no se limite a la destrucción de bacterias fagocitadas. En determinadas circunstanciasestasenzimashidrolíticas son liberadas por los polimorfonucleares en abundancia ypueden causar o aumentar la gravedad de las reacciones inflamatorias. Por ejemplo: en los ataquesagudos de gota (pág. 59) y en la enfermedad crónica llamada artritisreumatoide,lainflamación es provocadaporsubstanciasproducidasen el cuerpo:cristales de urato en la gota y complejos de anticuerpo en la artritis reumatoide. En las dos entidades nosológicas hay fagOCitOSiS extensa y continuada de estas substancias, tan enérgica quelasenzimashidrolíticaslisosómicasse "desdoblan" al exterior del polimorfonuclear antes que cada vacuola fagocitaria hayatenidotiempo paracerrarse compleiamenle y desplazarse al lnierlor del clioplasma (dngulcr inferur /zqu/erdd de la flgura 5-38).
CAUSAS DE LOS SIGNOS Y SINTOMAS CLASICOS DE LA INFLAMACION AGUDA
El enrojecimiento y el aumento de la temperatura local q u e se advierten en los sitios de inflamación
CELULAS HEMATICAS: LEUCOCITO5
aguda se explican porqueaumenta el volumende sangre que fluye por el lecho vascular terminal. Ello, a su vez, depende de dilatación de las arteriolas y las vénulas que en estado normal controlan la circulación por el lecho. La hinchazón en el sitio de inflamación aguda (a menos que sea lo suficientemente grave para haber causado hemorragia local) depende de exudación de plasma entre las células endoteliales que revisten las vénulasdilatadas. Surge la pregunta de cómo ocurren estos cambios en los vasos, que no son afectados directamente por el agente inflamatorio mismo. Se ha comprobadoexperimentalmenteque si en un animal se produce agotamiento de leucocitos e inlecciónen algúnsitioporbacterias,noocurre inflamacióndonde se inyectan las bacterias. (Sin embargo, en estas circunstancias las bacterias proliferan por y último se diseminan por todo el cuerpo.) En consecuencia, es patente que el calor, el enrojecimiento y la tumefacción en la reacción inflamatorialocaldependendealgoque es producido por el cuerpo y no por las bacterias. Las substancias que actúan por ejemplo, en el sitio de infección para producir los cambios que explican el calor, el enrojecimientoy la hinchazón se llaman mediadores químicos de la reacción inflamatoria aguda. Son de diversas clases. Unos se denominan aminas vasoactivas. La histamina es unaaminaliberadaporlas células cebadas en las cercanías del foco. Otra es la serotonina,liberadapor las plaquetas,aunque su papel en el ser humano es dudoso. Participan otros mediadores químicos, cuya formación entraña interacciones entre péptidos y proteína del plasma; una descripción minuciosa escapa de los límites de esta obra. Un mediadorimportante se llama sistema de cinina. También participa el complemento. La inflamación es estado tan importante y tema de investigación actual tan abundante que quienes deseen datos más profundos disponen de revisionesy tratados actualizados sobre el tema. El dolor de la inflamación aguda depende, en parte delestiramientodeterminacionesnerviosaspor la tumefacción y, en parte, de estímulo directo de las terminaciones nerviosas por productos que causan dolor del proceso inflamatorio. Funciones de monocitos y macrófagos. La migración de polimorfonucleares a través de las paredes de vénulas se acompaña de migración de monocitos o va seguida en breve dela misma. Los monocitos salen por los mismos mecanismos que los polimorfonucleares. Los monocitos, al entrar en los tejidos, se convierten en macrófagos; en etapa inicial, participan junto con los polimorfonucleares en actividades
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fagocitarias, pero pronto predominan en el cuadro porque los polimorfonucleares tienen vida breve y cuando su trabajo ha terminado dejan de llegar al foco. Los macrófagos permanecen más tiempo. Los polimorfonuclearesylosmacrófagosparecenser atraídos por distintas clases de antígenos; hay algunasformasdebacteriasquenoatraenpolimorfonucleares y sí macrófagos. Además, los macrófagos están adaptados para fagocitar los restos que quedan al ceder la inflamación. La fase de reparación que sobreviene exige formacióndefibroblastosqueen casi todas la regiones probablemente deriven de los pericitos esparcidos a lo largo de los vasos sanguíneos de menor calibre. Como describimos en el capítulo anterior, los fibroblastos sintetizan y elaboran colágena y restablecen lassubstanciasintercelularesde la zona. Aparecen yemas de capilares nuevos que se desprenden de los vasos y brindan riego sanguíneo según se necesite. Las membranas epiteliales regeneran como se describió en el capítulo 7 . Pus y pirógenos. La acumulacióndepolimorfonucleares muertos con algunos productos de degradación del tejido infectado puede explicar la formación de la substancia semilíquida de color amarillo cremosollamada pus. En lasheridasinfectadas abiertas hacia la superficie el pus drena o es absorbido por los apósitos. Sin embargo, cuando se forma un depósito debajo de una superficie que no comunica con ella, se llama absceso y puede necesitarse cirugía para drenarlo. Algunos productos formados por la degradación de polimorfonucleares y toxinas bacterianas se llaman pir6geno (gr. pyr, fuego; gennan, producir), porque si son ábsorbidos en el cuerpo y llevados al centro semejante a termostato que controla la temperaturaen el cerebro,loafectandemodoque aumenta la temperaturacorporaly el sujetotiene fiebre. Las mismas substancias, u otras semejantes, también pueden tener efecto sobre la médula ósea, como explicaremos. Leucocitosis. Substancias que probablemente son semejantes a las que producen fiebre de alguna maneraestimulanlaliberacióndepolimorfonucleares maduros de la médula ósea, de modo que las infecciones graves de muchas clases se acompañan de aumentodelnúmerode leucocitos pormilímetro cúbicodesangre, lo quesellama leucocitosis (gr. osis, proceso que a menudo denota aumento anormal de algo). Aunque hay un depósito extenso de polimorfonuclearesmadurosen la médulaósea, el estímulodeestaúltimatambiénproduceaumento del número de polimorfonucleares inmaduros que se liberan hacia la sangre. En consecuencia, en pacien-
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TEllUOS DEL CUERPO
tes de muchas clases de infecciones agudas, aumenta el número de leucocitos enla sangre y el recuento en la fórmula diferencial enun frotis sanguíneo descubre aumento del porcentaje de neutrófilos en banda ymetamielocitosneutrófilos. AI contarlasclases de polimorfonucleares observados en unfrotis, se acostumbra anotarlasformasen banda y los metamielocitos del lado izquierdo de la página y las formas más maduras (con dos a cinco Ióbuloa) en el lado derecho. En consecuencia, si el examen delfrotissanguíneomuestraporcentaje de célulasinmadurasaumentando, se dice que hay desviación hacia la izquierda. Cuando se advierte de manera regular queel porcentaje deformasinmadurasestá disrninuido, se dice que hay desviación a laderecha. Así pues, en términos generales, la desviación a la izquierda indica infección en progreso y la desviación a la derecha manifiesta que la infección esta cediendo.
EOSINOFILOS Número.Correspondena los eosinbfilos 1 a 4 por 100 delos leucocitosobservados enun frotis normal. En númerosabsolutos, 120 a 350 eosinófilos por milímetrocúbico desangrese consideran normales. Sin embargo, el número de eosinófilos de individuos normales tiende a variar. Además, muestran ritmo diurno que alcanza cifras máximas por la noche y mínimas por la mañana. Aspecto en frotis sanguíneos observados con MF. Los eosinófilos tienende 12 a 17pm de diámetro y, en consecuencia, son algo más grandes que los neutrófilos. El núcleo suele consistir en sólo dos lóbulos (lámina 11-1), quepueden estar unidos o pueden noestarlopor un filamento de material nuclear. Los grandes grumos de cromatina son menos compactos que en los neutrófilos; en consecuencia, el núcleo de los eosinófilos se tiñe menos intensamente(lámina 11-1). El citoplasma de los eosinófilos tiene contorno algo irregularacausa de alguno que otro seudópodo yestácaracterísticamentellenoporgránulosvoluminosos refringentesqueen frotis bienteñidos son rojos o anaranjados (lámina 11-1). En extensiones mal teñidas el color puede desplazarse hacia el rosado o el azul sucio. Incluso en preparaciones mal teñidaspueden diferenciarse delos gránulos de los neutrófilosporque sonmás abundantes-lacélula pareceestar repletade ellos-yporquesonnetamentemásgrandesy refringentes (lámina 11-1). Estructura fina. El ME no revela rasgos especiales en el núcleo bilobulado excepto que, al igual que los neutrófilos,lacromatinacondensadaestádistribuidaperiféricamente enlasuperficie interna dela cubierta nuclear (fig. 11-6). El dato principal del ci-
toplasma es el contenido de gránulos específicos; estosgránulos,ovoides y limitados pormembrana, tienen aspecto notable y miden 0.5 a 1.5 m de largo y 0.3 a l p m de ancho (fig. 11-6). En los eosinófilos inmaduros consisten en material homogéneo bastante denso. En eosinófilos maduros se advierte que algunos gránuloscontienencuerpos aún másdensos enla porción más central(fig. 11-6), de estructura cristalina y que pueden adoptar la forma de rectángulos burdos. La forma de estoscuerposcentrales difieresegúnla especie. En ocasiones ocupan más y a veces menos de la mitad del gránulo. Los gránulos poseen abundanteperoxidasaycasitodas las otras enzimas que se presentan en los gránulos azurófilos delos polimorfonucleares; en consecuencia, en'los eosinófilos los gránulos específicos se consideran lisosomas. En el citoplasma también se han demostradogránulos más pequeños,redondos y de 0.1 a 0.5 pm de diámetro; tienen aspectohomogéneo y contienen la mayor parte de las arilsulfatasas v la fosfatasaácida de lacélula. El aparato de Golgi y las mitocondriasson los otros dos organitosdestacados en loseosinófilos; los demástienen representaciónmínima. Funcionesde los eosinófilos. Despuésde dejar la médula ósea dondeson formados, los eosinófilos pasanunas horas enla corriente circulatoria (la vida media en la sangre es de tres a ocho horas). Después,al igualquelos polimorfonucleares, salen de la circulación y entran en los tejidos donde habitan unos días y desempeñan sus funciones. En estado normal se presentan en las capas de tejido conectivo laxo del intestino, pulmones ypiel,y enel tejido conectivo superficial de los genitales externos. A diferencia de lospolimorfonucleares,noson muy fagocitarios en lo que serefiere abacteriasy tienen menormovilidad. Sin embargo, desde hacelargo tiempose sabe que los eosinófilos participan de alguna manera en los fenómenos anafilhcticos, porque son más abundantes en sitios de reacciones alérgicas y en la sangre de individuos que sufren alergia. ,Una hormona, la hidrocortisonu que inhibe las reacciones alérgicas, disminuye el número de eosinófilos quecirculan en lasangre. En realidad,seconsidera que la variación diurna del número de eosinófilos enindividuos normalesguardarelacióncon cambios diurnosen el nivelde secreción de hidrocortisona por la corteza suprarrenal. Los eosinófilos suelen presentarse en lasecreciónnasaldeindividuos alérgicosque sufren fiebre del heno(rinitis alérgica) y en el esputo de asmáticos. Es interesante que los haptenos (pequeñas moléculas que tienen la facultad de conferiractividadantigénicaaproteínas porlo demásnoantigénicasconlascuales se
Lámina 11-1. Eritrocttos, plaquetas y distlntas clases de leucocitos según se observan en un frotis de sangre
mana normal tenido con
el método de Hastings.
hu-
Lámina 11-2. Ilustración en la cual se advierten neutrótilos segmentados y en banda y metamielocitos neutrófilos segun se observan en la neutrofilia. Enel sitio correspondiente a las 4 horas de la carátula del reloj se advierte u n metamielocito neutrófilo. Se observan neutrófilos en banda en los sitios correspondientes a las 6:30, 9:30 y 12:30 horas, respectivamente.Conexcepción de un linfocito enel sitiocorrespondiente a las3 horas los demás leucocitos son neutrófilossegmentados.Varios de los neutrófilos en esta ilustración muestran gránulostóxicos. Kracke R. R.: Diseuses of the Blood. 2a. ed.Philadelphia, J.B. Lippincott. 1941.)
CELULAS HEMATICAS: LEUCOCITOS
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Fig. 11-6. Micrografía electrónica ( x 15 000) de un eosinófilo de ratón.Adviértase el núcleo bilobulado. Se observansáculosde izquierda del Golgi algo laa centro y algunasvesículas redondeadas libres llenas de material secretoriopálido. Varían las dimensionesde los gránulos específicos en el citoplasma; muchos muestran la inclusión cristalina obscura que caracteriza a los gránulosespecíficosde los eosinófilos. Se advierten algunas mitocondrias.(Cortesía de A . Howatson.)
combinan), si se inyectan en los pulmonesde animales de laboratorio, pueden producir de manera inespecíficaacumulaciónlocal de eosinófilos.Además, se hacomprobadoexperimentalmenteque los eosinófilos son atraídos complejos a libres de antígeno-anticuerpo y pueden fagocitarlos.Sinembargo, aunque se acepta que participan en las reacciones inmunológicas, no se conoce a ciencia cierta su papel. Un papel de los eosinófilos es atenuar los efectos de las reacciones alérgicas locales. Como señalamos al hablar delas células cebadas (pág. 282), los eosinófilos parecen intervenir en los fenómenos que circunscriben y restringenlas reacciones inflamatorias localizadasconcomitantesconreacciones de hipersensibilidad, pues sus gránulos específicos contienen muchas enzimas que degradan los mediadores químicos liberados por células cebadas. Por ejemplo: la substancia de reacción lenta de la anafilaxia liberada por las células cebadas es degradada por las arilsulfatasas de los eosinófilos, que también contienen unahistaminasaque puededestruirla histamina.
Además, los eosinófilos son atraídos quimiotácticamentehacia un péptido, el factorquimiotúctico eosin6filo de la anafilaxia, liberadoporlascélulas cebadas al desgranularse. Los eosinófilos también se acumulan en sitios de liberación de histamina. Al llegar al escenario, fagocitan y digieren los gránulos liberados por las célulascebadas. En consecuencia, hoy se acepta, en general, que los eosinófilos tienen papel importante en e1 control delasrespuestas locales enlas reaccionesalérgicas. Otrodato de importanciadiagnóstica es que el número relativo de eosinófilos aumenta en la sangre de individuos infectados por algunos parásitos. Por ello,seconsideraqueloseosinófilos tienenpapel importante en las defensas contraestosparásitos. En algunoscasos haydatos +e que loseosinófilos descargan enzimas lisosómicas de sus gránulos específicos por exocitosis hacia la superficie del parásito, perosedesconoce si tienen lafacultad de dañarlo directamente de esta manera. Enla obra de Beeson y Basspueden consultarsedatosadicionalesacerca dela función de loseosinófilos.
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TEllDGS DEL CUERPO
Fig. 11-7. Microfotografía con inmersión en aceite de un bas%lo de sangre humana. Los gránulosnotables son másobscuros que el núcleo y tienden a ocultarlo. (Cortesía de C.P. Leblond y Y. Clermont . I
Funciones. No se ha comprobadoclaramente el papel de los basófilos. Son fagocitarios y contienen aproximadamente 50 por 100 de la histamina que se presenta en la sangre. Además, al igual que los eosinófilos, tienden a salir de la sangre por el efecto de algunas hormonas, por ejemplo, hidrocortisona. Asimismo,tiendenaacumularseenfocos de inflamación. Hayindicaciones de que participan en las reacciones alérgicas e inflamatorias. La inmunoglobulina IgE circulante (descrita en relación con la alergia) se fija fácilmente a la superficie de los basófilos. En consecuencia, el encuentro entre los basófilos preparados con IgE y un alergeno que suscitó formación de anticuerpo IgE puede producir descarga de los gránulos de los basófilos, con liberacióndehistaminaque,claro está, afecta los vasos sanguíneos de manera semejante a la liberada por las células cebadas. Si esta reacción es de gran magnitud y sistémica, puede originar colapso vascular y muerte.
LEUCOCITOS NO GRANULOSOS LINFOCITOS BASOFILOS Número. Los basófilos forman sólo aproximadamente 0.5 por 100 de los leucocitos en la sangre: en consecuencia, para encontrar un buen ejemplo puedesernecesarioexaminarvarioscentenaresde leucocitosyquizáinclusovariosfrotisde sangre. Sin embargo, incluso si los basófilos forman únicamente 0.5 por 100 de los leucocitos en la sangre (aproximadamente 40 por ,m3 de sangre), ello permite quehayagrannúmeroen el cuerpo,por lo cualsu posiblepapelysuimportancia merecen atención. Aspectoenlosfrotissanguíneos. Los basófilos suelentenerde 10 a 12 @m de diámetro,aproximadamente las mismas dimensiones que los neutrófilos (lámina 11-1). Más o menos la mitad de la célula corresponde al núcleo, que puede ser bilobulado o segmentado pero a menudo tiene forma irregular. Aunque el núcleo se tiñe menos intensamente que el delneutrófiloy el eosinófilo,enfrotissanguíneos teñidos con colorantes hemáticos el núcleo suele ser ocultado por los gránulos voluminosos, obscuros y azules del citoplasma (fig. 11-7). Los gránulos de los basófilossonsemejantesenmuchossentidosa los de las células cebadas y, al igual que ellos, son metacromáticos porque contienen heparina. El ME ha reveladoque los gránulos,quesonvoluminosos (hasta de O.5pm de diámetro) estánrodeadospor membrana.
Los linfocitos son una delascinco clases de las células hemáticas; recibieron este nombre porque son el Único tipo de célula sanguínea que se observa de manera regular y abundante en la linfa al igual que en la sangre. Como el citoplasma estudiado con el MF no descubrió gránulos patentes, se clasificaron como uno de los dos tipos de leucocitos no granulosos. El segundo tipo son los monocitos. Las dos clases dedimensiones de los linfocitos. En frotis sanguíneos teñidos se advierten dos clases de linfocitos. En primer lugar, lo que se llama linfocito pequeiio (indicadoa la izquierda en la lámina 11-1) suele ser poco mayor que el eritrocito. Sin embargo, otra clase de linfocito es más grande (arriba, izquierda, en la lámina 11-1);suelen llamarse linfod o s medianos o grandes. (El motivo de que se Ilamen linfocitos medianos es que se acostumbraba describir una tercera clase de linfocitos que, sin embargo, sólo se observaban normalmente en el tejido linfático y que era aún más voluminosa y se llamaban linfocitos grandes. Sin embargo, en lo que se refiere a las células hemáticas hay dos clases: 1) linfocitos pequeños y 2 ) linfocitos grandes. En consecuencia, los del segundo grupo son los linfocitosgrandesde la sangre. Pero, como pudiera argüirse que hay linfocitos aúnmásgrandesen el tejido linfático,quizá convenga todavía llamar al tipo grande en la sangre linfocitosmedianos, comoharemosaquí). Al deci-
CELULAS HEMATICAS: LEUCOClTOS
dir si unoslinfocitossonmásvoluminososque otros deben tomarse en cuenta que las dimensiones de las células observadas en frotis dependen en gran medida de la delgadez con que se extienden las células, lo cual difieren en distintas partes de una preparación. Sise adviertendos linfocitosmuycerca entre sí y uno es manifiestamente mayor que el segundo,puedesuponerse conexactitudque se han extendido en la misma medida. Sin embargo, la forma másseguradedecidirque los linfocitos tienen dimensiones distintas es estudiarlos en cortes y medir el núcleo. Ello comprobará que el núcleo de la mayor parte de los linfocitos tiene aproximadamente 5 p m de diámetro, en tanto que aproximadamente 8 por 100 de los linfocitos tienen núcleo de incluso 7 p m de diámetro. Sin embargo, si se advierten ejemplos de los dos tipos de células lado a lado en un frotis, el máspequeñotendríadiámetroglobal de 7 a 8 p m y el mayor diámetro de aproximadamente12micrómetros. Se calculaque el volumen del linfocito grande es aproximadamente el triple que el del pequeño. Los de clase menor se llaman linfocitos pequeños y los grandes hoy suelen denominarse linfocitos medimos, por los motivosmencionados. Número.Después de los neutrófilos, los linfocitos son los leucocitosmásfrecuentesenunfrotis sanguíneonormal. En númerosabsolutos,hayde 1 O00 a 4 000 por milímetrocúbico de sangre. En consecuencia, alrededor de 20 a 40 por 100 de los leucocitos que se observanen un frotissanguíneo normal son linfocitos. El porcentaje de linfocitos de la sangre de muchos animales de laboratorio difiere notablemente del observado en el ser humano; los investigadores pueden obtener datos minuciosos sobre los leucocitos de diversas especies en la obra de Albritton titulada StandardValues in Blood (Valores estándar en la sangre). Aspecto en frotis sanguíneos y en cortes con H y E. La cromatinade los leucocitospequeñosestá condensada casi por completo, de modo que el núcleo es muypequeño(lámina 11-1). Los linfocitos pequeños tienen escaso citoplasma. Incluso en frotis donde el citoplasma se extiende, no es más que un anilloangostodematerialquemuestragradovariable de basofilia con colorantes hemáticos (lámina 11-1, linfocito pequeño). En los cortes, se conserva la forma globulosa normal del linfocito y el anillo del citoplasma no extendido es aún más delgado y se tiñe en medida tan escasa con H y E que es difícil apreciarlo. El núcleo redondeadouovoidepuede mostrar una pequeña escotadura en un lado. En los frotis no se adviertennucléolos en el núcleo de los linfocitos voraue están obscurecidos I
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Fig. 11-8. Microfotografías con inmersión en aceite (contraste de fase) de linfocitos vivientes en cultivo de tejidos. A, dos linfocitos en reposo en el centro. B, se advierten dos linfocitos en movimiento. (Cortesía de D. Whitelaw.)
por la cromatina condensada. Incluso en los cortes habituales no se observan,por el mismo motivo. Los nucléolos sólo pueden advertirse en cortes muy delgados de linfocitos donde nohaycromatina suprayacente o subyacente que los oculte. Aunque los linfocitos carecen de gránulos específicos, el citoplasma de aproximadamente 10 por 100 de estoselementos en frotisteñidoscontienealgunos gránulos azurófilos de color púrpura rojizo, que probablemente sean lisosomas. Linfocitos vivientes. Los linfocitos vivientes estudiados con el microscopio contraste de de(fig. fase
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TEIIDOS DEL CUERPO
Fig. 11-9. Micrografía electrónica de un linfocito pequeño. Ver descripción enel texto. Everett, N. B., y Perkins, W, D.: Hemopoietic stem cell rnigrations. En Cairnie, A. B., Lala P. K. y Osmond D. G., (eds): Stem Cells of Renewing Cell Populations. pág. 228, Nueva York, Academic Press, 1976.)
11-8) son muy activos y se mueven con rapidez relativa(sinembargo,larapidezesamplificada por el MF tanto como las dimensiones). Pueden introducirse entreotras célulasyasí atravesar el revestimientoendotelialy las membranas epiteliales. El linfocito en movimiento tiene un extremo cefálico y otro caudal; la cabeza consiste en el núcleo cubierto deunpoco de citoplasmay la colaestá formada por el citoplasma alargado. El linfocito viviente en movimiento tiene forma de raqueta de tenis. Estructura fina de los linfocitos. Es muy reveladora en términos de lo que se observa y lo que no se observa. En primer lugar, el núcleo de un linfocito pequeño (fig. 11-9), como era lógico esperar por el aspecto con MF posee abundante cromatina condensada y poca cromatina extendida. El citoplasma no muestra más organitos que ribosomas libres, que seaprecianenlafigura11-9por el punteado fino manifiestoconestaamplificación.Dichodeotra manera, el linfocito pequeño según se presenta en la sangre no está preparado para desempeñar función especializada alguna, pues no ha adquirido el equipo de organitos necesario para funciones espe-
cializadas. Sin embargo, posee el equipo de organitos (ribosomas libres)indispensables para el crecimiento. La estructura fina de un linfocito mediano (fig.11-10)muestraalgunosdatosmásdediferenciación que la del linfocito pequeño,porcuanto, además de ribosomas libres, el citoplasma contiene suficientemitocondriaparaqueseadviertanalgunos gránulos en los cortes. El linfocito mediano observado en la figura 11-10 también presenta algo de retículoendoplásmicorugosoy aparatopequeño de Golgi (señalado en la fig. 11-10]. Sin embargo, el núc.leo muestra cromatina algo más extendida. La estructura fina de los linfocitospequeños sugiere células no diferenciadasparafuncionesespeciales, en contraste con lo que ocurre con polimorfonucleares, eosinófilos y basófilos de la sangre. La estructura fina indica un tipo indiferenciado de célula. En consecuencia, surge la pregunta importante de en qué clase (o clases) de célula pueden convertirse los linfocitos. Como se describirá en el capítulo 13, que se refiere a l tejido linfático, hay datos patentes de que los linfocitos se convierten en células especializadas para brindar defensasinmunológicas
CELULAS HEMATICAS: LEUCOCITOS
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Fig. 11-10. Micrografíaelectrónicade un linfocito de tamaño mediano. Enel citoplasma se advierten retículo endoplásmico rugoso (Rer) y región Golgi de (G). Consultar descripciónenel texto. Everett N . B. y Perkins W. D.:Hemopoietic sten1 cell migration. En Cairnie, A . P. K. Lala y Osmond D.G. (eds.): Stern Cells of Renewing Cell Populations, pág. 229, Nueva York, Academic Press, 1976.
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para el cuerpo. También se explicará que hay doslinfocitos B clases de linfocitos pequeños, llamados y linfocitos T. Sin embargo, estos dos subtipos no pueden diferenciarse entre sí por requisitos morfológicos, comoantessesuponía;puedendistinguirse pormétodosinmunológicosapropiados. En el ser humano, se considera que el tipo B de linfocito pequeño se origina en la médula ósea y que el tipo T proviene del timo. Los linfocitos B y T colaboran de diversasmanerasen las reaccionesinmunológicas, como explicaremos en el capítulo 13. Hoy es difícil imaginar que hace apenas unos decenios se consideraba que los linfocitos eran células terminalesincapaces dereproducirse.Además,se desconocía su función. El aporte de conocimientos en los deceniosúltimosacercade los linfo,citos es una de las historias más interesantes de la investigación médica. Como la mayor parte del desarrollo de
los linfocitos para convertirse en células inmunológicamentefuncionalesocurreen los tejidos linfáticos, este aspecto y otros pertinentes de interés histológico y médico se presentan en el capítulo 13.
MONOCITOS Número. Los monocitos forman 2 a 8 por 100 de los leucocitos de la sangre normal; en cifras absolutas, hay 200 a 600 por milímetro cúbico de sangre. En consecuencia, quizá tengan que examinarse muchos leucocitos para encontrar un buen ejemplo de un monocito. Un monocito característico puede diferenciarse sin dificultadexcesiva.Sinembargo,al examinar frotis teñidos de sangre se tropieza con dificultadparadecidir si células determinadasson monocitos o linfocitos medianos y si otras son monocitos-o metamielocitos neutrófilos.
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TEJIDOS DEL CUERPO Fig. 11-11. Microfotografía con inmersión en aceite (contraste defase)de un monocito en cultivo de tejidos. (Cortesíade D. Whitelaw.)
un Fig. 11-12. Micrografíaelectrónicade monocito.Adviértame el sitioexcéntrico del núcleo en forma de frijol y la región de Golgi (GI. Consultar descripci6n enel texto. (Everett N. B., y Perkins, W. D.: Herrlopoietic stem cell rnigratiotl. En Cairnie, A. B., Lala, P. K., y Osrnond, D. G. (eds.): Stern Cells of R e m wirlg Cell Popdutinm. pág. 230 Nueva York. Academic Press, 1976.)
CELULAS HEMATICAS: LEUCOCITOS
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Fig. 11-13. Micrografíaelectrónica de parte de un monocito de la médula ósea de conejo. Esta célula muestralas características de un monocitomaduro,queincluyen retículoendoplásmicorugoso (arriba), varias mitocondrias (arriba,derecha), ribosomaslibres y un grupo delisosomas (abajo, derecha): (Nichols, B. A , , Bainton, D. F., y Farquhar, M . G.: J. Cell Biol., 50:498, 1971.)
Aspecto en el frotis sanguíneo con MF. Los leucocitos más voluminosos observados en los frotis desangresuelen sermonocitos(indicados enla Iámina 11-1).Tienen de 12a 15 pm de diámetro cuando están en suspensión y adoptan forma más o menos esférica. Sin embargo, cuando se aplanan en frotis desecados, alcanzan incluso 20 pm de diámetro. Nticleo. Como se observa en frotisteñidos, el núcleo tiene forma algo variable; a veces es ovoide, en ocasiones óvalo escotado y en otras hay escotadura suficiente para que el núcleo sea una herradura gruesa (lámina 11-1). A veces el núcleo de esta últimaformapareceretorcido o plegado durantela preparación del frotis. La cromatinanuclearestá menos condensada que en loslinfocitos.Setiñe de color azul violeta en las preparacionescomunes y, como está más extendida que la de los linfocitos, la tinción es menos intensa. No se observan nucléolos enel frotisteñido,pero pueden advertirse en monocitos examinados con microscopio de contraste de fase. Suele haberdos en cadanúcleo.
Citoplasma. Formala mayor parte dela célula. En frotis teñidos tienen color azul gris pálido (lámina 11-1). A menudose observan enel citoplasma gránulos azurófilos delicados (lámina 11-1), pero desdeluego nohaygránulosespecíficos. Motilidad. Los monocitos pueden emitir y retraer seudópodos(fig. 11-11) y emigran fácilmenteatravésdel endotelio que reviste capilares o vénulasde pequeño calibreparaentrar eneltejido conectivo laxo y desplazarse por el mismo. Estructura fina. El núcleo del monocito es característicamente más escotado que el del linfocito (figs. 11-12 y 11-13). Hay abundante cromatina condensadaperiférica(figs.11-12 y 11-13). En sitio más central hayalgo de cromatina extendida y pueden advertirsedos o más nucléolos. Enel citoplasma se advierte aparato de Golgi bastante bien desarrollado (G en la fig. 11-12).También contiene algunos ribosomaslibres y polirribosomas, un poco de retículoendoplásmico rugoso y algo de mitocondria(fig.11-13). Es interesante la presencia de gránulos densos (fig. 11-13) que corres-
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TEIlDOS DEL CUERPO
Ryan, C . B., andMajno, G.: Acute Inflammation.Am. J. pondenalosgránulosazurófilosfinosobservados Pathol., 86,183, 1977. por el MF, sonlisosomas. El bordecelular de los Zweifach, B. W., Grant, L., and McCluskey, R. T. (eds.): The monocitos tiende a ser irregular a causa de que en InflammatoryProcess.ed.2, vols. 1 to 3. New York, Acamuchos sitios sobresalen irregularmente seudópodos demic Press, 1974. pequeños(fig. 11-12). Función. La maneramás sencilla deresumir la Leucocitos granulosos funcióndelosmonocitos es enunciarqueson los precursores inmediatos de los macrófagos del tejido Ackerman, G. A,: Cytochemical properties of the blood basophilic granulocyte. Ann. N.Y. Acad. Sci., 103t376, 1963. conectivo(ylos tejidos hemopoyéticostambién se D. R.: Ultrastructure of normal leukemic leukocytes consideran una clase de tejido conectivo). En conse- Anderson, in human peripheral blood. J. Ultrastruct. Res., Suppl. 9,1966. cuencia, la función de los monocitos no es desempe- Austen, K. F., and Orange,R. P.: Bronchial asthma: the possible ñadadentrode la sangre.Comodescribimos, los role of the chemical mediators of immediate hypersensitivity monocitos emigran en número creciente de la sangre in thepathogenesis of subacute chronic disease. Am. Rev. Respir. Dis., 112:423, 1975. a los tejidos en la reacción inflamatoria (pág. 315). Bainton, D. F., and Farquhar,M. C.: Origin of granules in polyQueun monocitocomo tal pudieradesempeñar morphonuclear leucocytes: two types derived from opposite cualquierade las funcionesde los macrófagosdefaces of the Golgi apparatus in developing leucocytes. J. Cell pende de cómo se definan las dos células. La soluBiol., 28t277, 1966. . Differences in enzyme content of azurophil and specific ción más fácil para este problema es definir los mo- -. nocitoscomo células hemáticasy los macrófagos granules of polymorphonuclear leucocytes: cytochemistry and electronmicroscopy of bonemarrowcells. J. Cell Biol., como células tisulares y suponer que cualquier mo1968. nocito que sale de la sangre y llega a los tejidos se -. 39t299, . Segregation and packaging of granules in eosinophilic convierte, para todos los fines prácticos, en macróleucocytes. J. Cell Biol., 45.54, 1970. fago. Bainton, D. F., Ullyot, J. L., and Farquhar, M.C.: The developDuración de la vida. Whitlaw comprobó por exment of neutrophilic polymorphonuclear leucocytes in human bonemarrow: origin andcontent of azurophiland specific perimentos con marcador radiactivo que en circunsgranules. J. Exp. Med., 134t907, 1971. tanciasnormales los m,onocitossalendela sangre Beeson, P.B . , and Bass, D. A,: The Eosinophil. Major Problems aleatoriamenteypermanecenenpromedioenla in InternalMedicine. vol.14. Philadelphia,W. B. Saunders, corriente circulatoria tres días.
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Linfocitos
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I
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12 Tejidos hemopoyéticos: tejidomieloide
PARTE 1 : EVOLUCION DE LA NOCIONACTUAL SOBRE EL ORIGEN DE LASCELULASHEMATICAS Y LAS ETAPAS INICIALES DESU FORMACION
ticasy SUS precursoras inmediatas pudieran identificarse con el MF se comprobó que en el ser humano: 1) los eritrocitos y sus precursores inmediatos, 2) los leucocitos granulosos y sus precursores inmediatos y 3) las plaquetas y las células que las originan se albergaban en la médula que llena las cavidades de los huesos. En consecuencia, el tejido de la médula ósea en el cual se forman en el ser humano No hace mucho se suponía que la célula ancestral eritrocitos, leucocitos granulosos y plaquetas se llamó de la cual derivan las células sanguíneas podía identejido rnieloide. También se apreció que los linfocitificarse específicamente con el MF.También se con- tos y lo que se consideró sus precursores inmediatos sideraba que podían identificarse con el MF las eta- erantanabundantes en timo,ganglioslinfáticos y pas iniciales delas células que darían origenalas bazo, que estos tejidos, tan ostensiblemente ricos en diversas líneas de elementos hemáticos. Esta noción linfocitos, debían llamarse tejidos linfhticos. ya no es valedera. Aunque las características generaInicialmentese supusoquetodos los linfocitos les (por ejemplo, dimensiones) de la célula ancestral eranformados en el tejidolinfático.Pero al desde las hemáticas y las de su descendencia más inme- cubrirquehabíadostipos, T y B, se advirtió que diata se conocen plenamente, las demás característieste últimotipo, aunque después formaba parte de cas no son tan específicas para diferenciarlas con cer- la población del tejidolinfático,eraproducido(en teza valiéndose del estudio microscópico. Entonces, el ser humano) en el tejido mieloide. Asimismo, se cabepreguntarsecómosabemosque existen en el consideraba que los monocitos derivaban de los lincuerpo estas células originales, relativamente indife- focitos,perodespués se comprobó que también se renciadas. Antes de explicar cómo se comprobó su formaban en el tejido mieloide. Además, se advirtió existenciay la de susdescendientesinmediatos sin que en la etapa prenatal del ser humano, incluso en tener que identificarlos como tales por microscopia, la vida posnatal en ratas y ratones, por ejemplo, las debemos hablar algo acerca de la nomenclatura. células de la serie mieloide son producidas en el baigual queen el tejido Nomenclatura. La formaciónde células hemáti- zo y órgano linfático,al cas suele llamarse hematopoyesis (gr. hemato, mieloide. Así pues, aunque sueleser útil clasificar sangre; poiesis, formación). De manera análoga, el el tejido hemopoyético en tipos mieloide y linfático, tejido en el cualseproducen células hemáticas se y aún esencial en algunas porciones del tejido linfállama tejido hernatopoyético. Sin embargo, este tico, parte de este último en distintas especies y en tienen algunascaracterísticas nombre suele abreviarse a tejido hernopoyético, y el diferentesmomentos primero a hemopoyesis. Haydos clases de tejidos comunes con el tejido mieloide. Otro dato básico que debe establecerse es que las hemopoyéticos, llamado respectivamente tejido mieloide y linfútico. Uno se llama mieloide (gr. células hemáticas son libres, lo cual significa que no forman parte íntegramente de una estructura tisular, mielos, médula) porque desde que las células hemá-
TE/IDOS HEMOPOYETICOS: TEJIDO MIELOIDE
Fig. 12-1. Fotografía del bazo detres ratonessometidosaradiación a los que se inyectaron célulasdemédula ósea y fueron extirpados 10 dias después de la inyección y fijados enlíquido de Bouin.Cadaárea pálida circular esuna colonia de células nacidas de una célula madre hemopoyética pluripotencial (UFC). (Cortesía de E. A . McCulloch.)
comoporejemplo, los fibroblastos. Quizá porque parecía inconcebible que hubiera una población de células libres que se renovaban a sí mismas, se supuso que eran células fijas con gran potencialidad mesenquimatosa(llamadas células reticularesprimitivas) que persistían durante toda la vida en el tejido mieloide y linfático y que originaban células libres. Los estudios radioautográficos no apoyaron esta noción, por lo que se ha descartado. Hoy se considera que la población de células hemáticas consiste en célulaslibresque se renuevanasímismas. Explicaremos cómo evolucionó esta noción.
EVOLUCION DE LOS CONOCIMIENTOS ACTUALES CERCA DE LA CELULA ANCESTRAL DE TODAS LAS CELULAS HEMATICAS Y SUS DERIVADOS MAS INMEDIATOS La historia comienza con la búsqueda de la regeneración de las células hemáticas en animales sometidosaradiaciónytransfundidoscon células normales de médula ósea. Después del advenimiento de la bomba atómica, se investigó cada vez más el mecanismo por el cual la exposición a dosis suficientes deradiacióncausabaenfermedad o muerte.Según la dosis recibida, los efectos pueden manifestarse rápida o lentamente en un lapso prolongado. Los efectos a breve plazo se investiganfácilmente en animales pequerios como el ratón al exponerlosaradiación corporal total con rayos X en límites letales. Como
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se describió en la página 62, el efecto más importante de la radiación es en los cromosomas, y el daño quizá so10 se manifiesta cuando la célula entra en mitosis, la cual será anormal y generalmente infructuosa. En consecuencia,laspartes del cuerpomás gravemente afectadas por la radiación corporal total, como pudiera ocurrir por llovizna atómica intensa, son aquellas en las cuales hay recambio celular rápido. Dado que los leucocitos granulosos circulan en promedio sólo nueve horas, deben ser producidos en la médula ósea tan rápidamente como se pierden de la sangre para que su número en la circulación no disminuya rápidamente. Lo mismo se aplica a las plaquetas. Como los eritrocitos viven cuatro meses, el trastorno de la eritropoyesis después de la radiación corporal total no se manifiesta inmediatamente. En consecuencia, después de radiación corporal total en límites letales, desaparecen casi por completo de la sangre en unos días los polimorfonucleares y las plaquetas. De manera análoga, cesan la proliferación y el desarrollo de los linfocitosy, en consecuencia, disminuye rápidamente la formación de células plasmáticas como respuesta a antígenos. Principalmente por la falta deproduccióndenuevospolimorfonuclearesynuevas células queelaborenanticuerpos, el organismo se torna incapaz deresistira la infección. Por último, dado que lascélulasquerevisten el intestino en estado normal se pierden con rapidezydeben ser substituidas con igual rapidez, otro efec:to grave inmediato de la radiación corporal total es que las células de revestimiento intestinal no sereemplazan al perderse,demodoquequedan desnudaszonasirregulares en el intestino aunque las células que persisten se distiendan y aplanen con el propósito de cubrir las zonas cruentas. Las zonas desnudas en brevesoninvadidas porbacteriasy, como el cuerpo ha perdido el mecanismo principal para resistir a la infección yconello la capacidad para elaborar plaquetas que impidan la hemorragia en sitios cruentos infectados del intestino, en breve sobreviene la muerte. Efectos de la transfusióndecélulasdemédula ósea. Cuando a un ratón se le aplica una dosis letal deradiacióncorporaltotaly despuésse le administra una transfusión intravenosa de células medularesde otro animal, depreferenciagenéticamente idéntico, el primero se restablecerá, debido a que algunas células de la médula administrada por transfusión se fijan enlostejidoshemopoyéticosdel huésped y vuelven a poblarlos con nuevas células que, claro está, son del tipo del animal donador. Las células injertadas en breve producen suficientes leucocitos granulosos y plaquetas para impedir lainfección y las hemorragias quedeotramaneramatarían al
animal. Además, se restablece la capacidad para producir nuevas células queelaborananticuerpos. Se supone que sobreviven suficientes células del revestimientointestinal y tienen la facultaddemultiplicarse, por lo cual se restablece el revestimiento del intestino si se recuperan las defensas inmunológicas del cuerpo y si las células restantes de revestimiento tienen tiempo suficiente para hacerlo. Técnica de la colonia esplénica. Un fruto inesperado y de proporciones tales que transformó la investigaciónulteriorsobrelas células madrede las que depende la formaciónde las hemáticas,surgió de una serie de estudios efectuados por Till y McCulloch y McCulloch y Till sobre los efectos biológicos de la radiación. A ratones que habían recibido radiacióncorporaltotal en límites letales se administrótransfusión de células medularesderatones normales de la misma cepa pura. En el curso de estos experimentos, los investigadores efectuaron necropsiadeanimales en distintasetapas de restablecimiento y observaron que el brazo de los que serecuperabanpresentabanódulospequeñosque sobresalían de la superficie esplénica (fig. 12-1). Los estudioshistológicoscon MF indicaronqueestos nódulos eran colonias de células de las series eritrocíticaygranulocítica,a veces como megacariocitos.Llamarona los nódulos colorrius einmediatamente se preguntaron si cadacoloniapudiera ser un clono, esto es, si nacía de una sola célula con la potencialidad de originar elementos de las líneas de diferenciación eritrocítica, granulocítica y megacariocítica.Parademostrarloanterior, decidieron emplearcélulasmedulares conmarcadorescromosómicos inducidos por radiación. Marcadores cromosómicos. Si células con capacidad de proliferación se someten a radiación con dosis insuficientes para detener.su multiplicación, algunas sufren daño de cromosomas individuales que puede afectar el DNA, con excepción del empleado por esa clase particular de célula paratranscribir la informaciónnecesaria parasobrevivir. Sin embargo, la estructura y por ello el aspecto de algunos cromosomas pueden modificarse lo suficiente para identificarlos por estudio microscópico. Dado que la rotura de cromosomas por la radiación y la reconstitución de fragmentosrotosocurrenaleatoriamente, la configuración cromosómica resultante es característica, y justifica el nombre de marcador crornosórnico. Si se permite que prolifere una célula con un cromosoma de esta clase, el cariotipo de la descendencia revelará la anomalíacromosómicaquefuecreadaen la célula de la cual se originó el clono. Las coloniasesplénicas son clonos. Becker, MCCullochy Till prepararon suspensionesdemédula
ósea alasqueseaplicóradiaciónsuficiente para producirmarcadorescromosómicos,y las emplearonparatransfusiónen huéspedes sometidosaradiación. Casi todas las células en división en cada colonia esplénica que se desarrollómostraban el mismo marcador. En consecuencia, se dedujo que cada colonia se originaba de una célula y, en consecuencia, representaba un clono. Estas investigacionescomprobaron que hay una clase de célula en la médula ósea que puede originar elementos de la serie eritrocítica, de la serie leucocítica granulosa y megacariocitos. Los autores decidieron llamar a esta célula madre pluripotencial unidad formadora de colonias (UFC), nombre que ha quedado bien establecido. Uso delmétodo de coloniasesplénicas para demostrar la circulación de células madre. Hasta que surgió la técnica de colonias esplénicas para comprobar la presencia y valorar el número de células madre en diversos tejidos hemopoyétikos y en la sangre, se pensó poco en la posibilidad de que, en circunstanciasnormales,pudierancircular células madre de modo que, después de originarse en un sitio, pasaran por la sangre a otro y ahí se reprodujeran. Sin embargo, valiéndose de la técnica de coloniaesplénica se comprobó quepodíanrecuperarse de la sangrecirculante UFC, aunque en número comparativamente pequeño, y aunque se presentaban en mayor concentración en la médula ósea también estaban, en otrosórganoshemopoyéticos en ratonesadultos. Así pues, la técnica de colonia esplénica(alestablecer el númerodecolonias formadas por el número de células inyectadas) brindó un medio para valorar el número relativo de células madre en unapreparacióncelulardada sin tener que conocer su morfología. El advenimiento de una técnica que permite determinar la presencia y el número de célula madre que originaneritrocitos,leucocitosgranulososymegacariocitos -en otras palabras, una técnica de valoración para células madre- facilitó precisar dónde y cómo estas células madre se forman en el cuerpo. Hastaentonces, se suponíaquelascélulasmadre libres de la médula ósea nacían de las células reticulares del estromamedular. Se comprobóque ello era muy improbable por una serie de experimentos muy ingeniosos e informativos de Moore, Metcalf y colaboradores,en los cuales la técnica decolonia esplénica tuvo papel muy importante. Estos investigadores siguieron el origen de las células madre desde los tejidos hemopoyéticos hasta las células madre libres que se desarrollan en el saco vitelinodel embrión. Postularon que la formación de células hemáticas en otros sitios en la vida embrionaria, fetal
y posnatal depende de que el estroma de estos otros tejidos hemopoyéticos es sembrado por células madre pluripotenciales libres, originadas en el saco vitelino del embrión. Para explicar esta noción más minuciosamente,primeronecesitamosreferirnosa la formación de las células hemáticas en el embrión. Formación de células hemáticas en el embrión. En el capítulo 9 describimos cómo las células mesenquimatosas se tornan algo más aplanadas y conectadas entre sí para rodear a una luz y convertirse en capilar primitivo (fig. 9-3). Las células que forman las paredes de estos vasos se convierten por diferenciación en endotelialesyproliferande modoque emitenyemashuecasque se unen con otros vasos primitivos que se desarrollan de manera semejante en el mesénquima para formar el aparato circulatorio. En el mesénquima del sacovitelinode la mayor parte de los embriones de mamíferos algunas células mesenquimatosas persisten en lo que de otra manera pudiera convertirse en la luz vacía de un capilar primitivo. Estas células se separan, de modo que un cortetransversal de un vaso en desarrollodeesta clase presentará un grupo de células libres en el interior. Este aspectooriginó el nombrede islote sanguíneo. Inicialmente se consideró que el endotelio del capilar en desarrollo originaba las células hemáticas en su interior, pero hoy se acepta que las células hemáticas primitivas dentro del islote y el endotelio que lasrodeaderivanindependientemente del mesénquima. Hemopoyesis en otrosórganos seguidahasta el saco vitelino. Los numerosos experimentos encaminadosacomprobar la hipótesisdeque las células madrehemopoyéticasyporellotodas las células hemáticasderivandelsacovitelinohansidoacopiados y descritos por Metcalf y Moore en una obra muy interesante (ver bibliografía general). Aquí mencionaremos sólo algunosqueindicanqueesta hipótesis fue comprobada por métodos experimentales, ya que hubiera sido imposible hacerlo por estudios puramente morfológicos. En resumen, la hipótesis es que las células madre hemopoyéticas se desarrollan a partir de células mesenquimatosas de los islotes sanguíneos del saco vitelino del embrión, y que durante un tiempo la proliferación de las célulasmadre de las hemáticas ocurre en el saco vitelino; en este sitio hay, además, algo de diferenciaciónqueorigina la formación de células que sintetizan hemoglobina (de tipo fetal en particular). Moore y Metcalf comprobaron, valiéndose de la técnica de colonia esplénica, que casi en cuanto aparecen estas células en los islotes sanguíneos, entre ellas se observan UFC. También advirtieronquelas células del saco vitelino podrían
poblar los tejidos hematopoyéticos de un ratón SOmetido a radiación letal. Demostraron que la hemopoyesis en el saco vitelino pronto era excedida por la que ocurre en el hígado porque este órgano había sido sembrado por células madre del saco vitelino, yqueulteriormente el bazoy la médula ósea del embrión presentaban siembra con células madre hepáticas. Después del nacimiento, la médula ósea y el bazo se han convertido en los sitios principales donde se conserva la población de células madre. El estudiodecoloniasesplénicasproducidaspor UFC con marcadores cromosómicos reveló que los eritrocitos,leucocitosgranulososymegacariocitos son formados por UFC y que las células de la médula ósea podían poblar todos los tejidos hemopoyéticos de un animal sometido a radiación. Pero no era evidente que la UFC formara linfocitos. Un primer paso para comprobar supapel en estesentidofue demostrar que los linfocitos podían formarse en el tejido mieloide. LA PARTE DELA POBLACION DE LINFOCITOS QUE SE DESCUBRIO ERAPRODUCIDA ENEL TEJIDO MIELOIDE Como fue deaceptacióngeneraldurantemucho tiempo que los linfocitos en el ser humano eran producidos en la división linfática del tejido hemopoyétic0 y los eritrocitos,leucocitosgranulososyplaquetas en la división mieloide, pareció prestarse poca atencióna la presencia de linfocitosen el tejido cuando mieloide. Sólo surgióinterésenestetema Yoffey indicó que en animales normales de laboratorio había abundantes linfocitos en la médula ósea. Con el punto de vista inflexible que regía en el pasado, la presencia de linfocitos en la médula ósea inicialmente se explicó postulando que gran número de linfocitos, formados en el tejido linfático, se retenían en la sangre circulante al pasar por la médulaósea. En realidad,haydatosdequealgunos linfocitos pueden ser filtrados de la sangre al pasar por los espacios medulares. Sin embargo, al disponer de los métodos actuales se comprobó, por experimentosingeniososde marcado, que los linfocitos eran producidos en gran número en la médula ósea, en animales de laboratorio. Osmond y Everett investigaron el problema mediante radioautografías de médula de cobayo obtenidasdistintostiemposdespuésdeadministrar al animal una dosis de timidina marcada con tritio por vía intravenosa.Descubrieronque en las primeras cuatro horas sólo aproximadamente 0.4 por 100 de los linfocitosde la médula ósea habíansidomarcados, pero después de tres días estaban marcados
aproximadamente 40 por 100 de los linfocitos me- queformacolonias esplénicas. En 1962, Trentin y dulares lo cual, está claro, hizopensarquealguna Fahlberg, valiéndose de transferencia repetida a anicélula madreprecursorade linfocitosestabadivimales radiados, demostraron que las células obtenidiéndose y captando el isótopo que después aparedas de una colonia esplénica original única podían cía en los linfocitos.Efectuaronexperimentosadirepoblar, de manera completa, todos los tejidos hecionales para comprobar que los linfocitosmarcamopoyéticosde un ratónsometidoaradiación, lo dosdescubiertos enla médula ósea no habían sido cualsugirióque la UFC de la cual se desarrolló la marcados en otro sitio y filtrados en la médula. En coloniaesplénicaoriginal tenía la potencialidadde realidad, debían haber sido formados en la médula. formar células de la serie linfocítica. Además, WU y los marcadoresinDespués, Everett y Chaffrey al igualque Osmond, colaboradoresdemostraronque en la UFC podían ser Seefectuaron experimentos semejantes en ratas con re- ducidosporradiación guidos hasta las células de la divisiónlinfática del sultados muy parecidos. Más adelante Osmond, al inyectar timidina mar- sistema hemopoyético. Para comprobar lo anterior, era menester obtener abundantes UFC con marcadocada directamente en la médula ósea, descubrió que el número de linfocitos marcados que aparecían en res. Ello se hizo de manera ingeniosa con un experila sangre era, por lo menos, un 25 por 100 del gran mento en tres etapas; enla segunda, se utilizó una cepa especial de ratonescon un defectoheredado número de leucocitos granulosos marcados que surgían en el mismo periodo. En consecuencia, en el que impide que las UFC formen colonias, pero peranimalcomún de laboratorio el índice de produc- mite la proliferación de UFC de una cepa relacionada ción e ingreso de linfocitos en la sangre a partir de normal de ratones en los cuales se han producido marla médula ósea es muy importante. cadores por radiación. Ello permite que se multipliAl comprobarse que algunos linfocitos eran proquen en la médula ósea abundantes UFC con marcaducidos en el tejido mieloide, surgió el problema del dores y las células medulares así obtenidas, después de tipo de célula madre del cual nacían y qué imporalgunos meses, pueden poseer abundantes UFC con tancia tenía una decisión sobre este tema en cuanto marcadores que entonces pueden inyectarse en ratones En el momento a si loslinfocitos se originaban o node UFC, lo normalessometidosaradiación. cual, de comprobarse, sugeriría que sería la fuente adecuado, los marcadores se descubren en las célulasde los tejidos linfáticosy en el tejidomieloide. última de todos los tipos de célulashemáticas.InLos datos de estos experimentos sugieren claramente vestigacionesulteriores hancomprobadoestanoque la UFC origina células de la serie linfocítica al ción, como explicaremos. igual que la mieloidey, en consecuencia, que los linfocitos de la médula ósea pueden formarse a parUFC COMO CELULAANTECESORA tir de la UFC. DE LOSLINFOCITOS Si la UFC tiene la potencialidad de formar linfocitospudierapreguntarseporqué nohapodido Como explicamos,lascélulasmedularesinyectacomprobarsesatisfactoriamente lo anterior al exadas en animalesreceptoressometidosaradiación minarlascoloniasesplénicasyprecisarsienellas producen repoblaci6n de todos los tejidos hemopohay O nolinfocitosademásdecélulasdelaserie yéticos mieloides y linfáticos, y también hacen que granulocítica. y Ello plantea varios se formen colonias esplénicas en los huéspedes. Estu- eritrocitica dios citológicos de las colonias permiten diferenciar cé- problemas.Con el MF seríamuy difícil encortes los linfocitos y allulas del linaje de eritrocitos, granulocitos y de mega- convencionales diferenciar entre células dela serieeritrocíticaque cariocitos. Valiéndose de marcadores cromosómicos se gunasdelas En ccmprobó que estas colonias son clonos; en conse- puedendesarrollarse en unacoloniaesplénica. segundo lugar, como lascolonias se forman en el cuencia,todaslascélulasmencionadasantesprola etapa en que se han forvienen de una sola célula madre. También se ha de- bazo, y dado que para mado hay abundantes linfocitos en el estroma esplémostrado quelas células del sacovitelinooriginan formacióndecoloniasesplénicas en los huéspedes. nico, el observador pudiera no estar seguro de que en Surgió la pregunta de si la UFC también es la causa la presenciadecualquierlinfocitoidentificado una colonia, no dependa de que ha sido incorporade la repoblación de los tejidos linfáticos del huésdo en la colonia en desarrollo. Por úiltimo, 10s marped sometido a radiación pues, en caso afirmativo, cadorescromosómicosseríaninútilesparaidentifipudiera atribuirse a ella la formacióndelinfocitos car un linfocito y comprobar que se desarrolló una en la médula ósea. los marcadoressondemostrables Se han obtenido pruebas muy importantes de que colonia,porque las células de la serie linfocítica nacen de la UFC, ímicamente en la mitosis y los linfocitos pequeños,
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como tales, no experimentan mitosis. Para observar marcadores cromosómicos en la serie linfocítica los linfocitos pequeños, tienen que ser estimulados después de lo cual se convierten en "linfocitos activados''. Es probableque los linfocitos en realidad se produzcan en coloniasesplénicas,pero es difícil comprobarlo por criterios morfológicos. Otra manera de averiguar si los linfocitos aparecen en las colonias esplénicas es investigar células de lascoloniasparaadvertir si algunas poseen propiedades inmunológicas. Ello también es difícil porque, como se explicará en el capítulo 13, los linfocitos T y B por lo regular deben colaborar para producir células inmunológicamenteactivas.Además, los linfocitos que actúan como células T pueden hacerlo sólo des ués de haber sido modificadas en el timo. Sin em argo, experimentos ingeniosos han comprobado que algunas células obtenidas de colonias esplénicas en circunstanciasadecuadas poseen propiedadesinmunológicas. Enel capítulo 13 se describe la formación de linfocitos T en el timo y por qué se considera que esto se deba a que se establecen en el timo UFC (o quizá un tipo de célula descendienteinmediata)y forma linfocitos en este órgano.
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CONCLUSIONES De los experimentos descritos, y de otros, parece haberse comprobado que todas las célulashemáticas provienen de un ancestro, que es la UFC. Además, el tipocelularancestral es una célula libre y puede considerarse célula madre pluripotencial porque hasta ella puedeseguirselaascendientedelas diversas clases de células hemáticas.
COMENTARIOS SOBRE NOCIONES Y NOMENCLATURA ANTIGUAS Quienes estén familiarizados con las nociones antiguas sobre hemopoyesis podrían afirmar que la hipótesis de que hay una clase ancestral única de célula librede la cual depende la formación de todos los tipos de célulashemáticas no es nuevo. En efecto, sostenidadurante decenios por los partidarios del pensamiento monofilético (gr. monos, Único; phylos, tribu) de hematólogos, que consideraban que todas las células hemáticas se originabanenuntipoancestral libre quedenominaron hemocitoblasto. Dado que hemocitoblasto pudiera parecer un nombre muy adecuado para la célula madre de todas las hemáticas, cabe preguntarse por qué no se llama así a la UFC. El motivo es que la escuela monofilética no
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sólopostulaba la existencia de un hemocitoblasto, sino también se consideraba que era una célula con algunas características morfológicas, que podían identificarse en frotis teñidos de células de médula ósea. En estaspreparaciones, se postulabaque los hemocitoblastos eran células comparativamente voluminosas. Se describía que la cromatina nuclear estaba bien dispersa y que el citoplasma era extenso y se teñía de color azul relativamente pálido. En consecuencia, el términohemocitoblasto se relacionó íntimamente a una célula relativamente voluminosa con algunas características morfológicas que permitían diferenciarla con el MF. Aunque la estructura de la UFC no difiere claramente de otras clases de células, algunos de sus caracteres morfológicos indican que es muy diferente del tipo de células descritas antiguamente como hemocitoblasto. Por ejemplo, está comprobado de que la UFC es una célula pequeña. Además, estudios de colonias esplénicas demuestran que es menos abundante en la médula que en las células llamadas hemocitoblastos. En consecuencia, llamar a la UFC hemocitoblasto, célula descritadesde hace largotiempo con morfología particular que no tiene la UFC,causaríaconfusióninterminable. En realidad,puede pensarse que cuanto más pronto deje de usarse en la literatura la palabra hemocitoblasto, tanto mejor será. Describiremoslos datos que indicanque la UFC no posee la morfología atribuida al hemocitoblasto. Cómo se comprobó que la UFC es más pequeña y menos abundante que las células libres de la médula ósea designadas antiguamente como hemocitoblastos. La sedimentación por unidad de gravedad es m método por medio del cual se pueden diferenciar células (aún idénticas por otros medios) fundándose en las diferencias de sus dimensiones. Las dimensiones de las células se obtienen por este procedimiento valiéndose de la rapidez con que sedimentan en un líquido estático, pues el índice de sedimentación de un cuerpo esféricomásdensoque el medioadyacente es proporcional al cuadrado del diámetro. El principio en el cual se funda este método se ilustra en sentido opuesto, al mirar las burbujas que se forman en el fondo deunvaso de bebida carbonatadaque ascienden a la superficie, pues las burbujas de diámetro mayor llegan a la superficie antes que las máspequeñas. Las burbujas se elevan porque la densidad es menorque la del mediocircundante, pero la velocidaddeelevación es regida principalmente por el diámetro. Lo mismo se aplica, en sentidoopuesto,a las células. Su densidad es mayor que la del medio que las rodea, por lo cual precipitan en lugar de elevarse. También en este caso la rapidez del descenso es regida principalmente por su
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diámetro. Para hacer una estimación, se toman muestrasadistintas profundidades atodo lo largo delacolumna del medio enel cuallas célulashan descendido en un tiempofijadopreviamente. Las muestras de células obtenidas por sedimentación por unidadde gravedad pueden valorarse por la técnica de lacoloniaesplénica.Deestamanera, se descubrió que las dimensiones delas células que originabancolonias eran demasiado pequeñas para equipararlas con las células descritas como hemocitoblastosfundándose enestudios morfológicos.
ESTUDIOS ENCAMINADOS A PRECISAR LA ESTRUCTURA FINA DE LA UFC Es menester percatarse de quetodolo queseha descrito acerca delaUFC hasta aquí, se precisó sin otro conocimiento de su morfología, excepto que es una célula comparativamente pequeña y como es un cuerpocelulardebeposeernúcleo y algodecitoplasma. Ha sido difícil establecerlamorfología, porque si sólo hay una UFC por cada 1 O00 células nucleadasenlamédula ósea,cabe preguntarse cómo pudiera alguien tener laseguridad de haber encontradounaparaestudiarla.Además,aunque la UFC está comprometida para formar células hemáticas, por su carácter decélula madrepluripotencial no se habrá diferenciado enmedida alguna, de modo que teóricamenteno debe poseercaracterísticas citoplásmicas especiales porvirtud de las cuales pueda distinguirse con facilidad. Sin embargo, el problema se haestudiado y se han logradoprogresos. La primera etapa lógica para tratar de conocer el aspecto de las UFC sería concentrarlas en especímenesmedularesdemodoquepudieranconstituiruna proporción mayor de las células, y después apreciar si SU morfología difiere de las otras células. Van Bekkum y colaboradores concentraron UFC en una preparación celular por dos etapas sucesivas. En primer lugar,administrarondosfármacosaratones delos cualesplaneabanobtenercélulas medulares. Los medicamentos eran de una clase que a veces se usa para tratar el cáncer o la leucemia y que actúa sobre células cuando éstas tratan de entrar en la mitosis o pasan porella,alinhibirlaformación de microtúbulos y , en consecuencia, de husos. Además, cuando se administran en dosissuficientes,matana las células que periódicamentepasanporcicloscelulares. Una característica interesante de las células madre es que tienen periodos relativamente prolongados de reposo ( en la fase GI del ciclo celular) entre la división; en consecuencia, son comparativamente indemnes al uso pasajero de los fármacos mencionados. Pero, la destrucción de otras células que proli-
feran rápidamente en las cercanías(queserían descendientes en diferenciación delascélulas madre), quizá al eliminar un inhibidor que en estado normal suprimela proliferación de-células madre como se sugiere enel capítulo 6, desencadena proliferación delascélulas madre en una etapa enlacual ya no se dispone de fármaco. En consecuencia, después del tratamiento farmacológico de esta indole, aumentamucholaproporciónrelativa de células madre en la médula ósea y pueden obtenerse preparacionesrelativamentericas en estascélulas. En seguida, valiéndose de centrifugación con gradiente de densidad pueden separarse de las preparaciones celulares distintas fracciones en las cuales las células tienen densidad algo diferente. Después de este procedimiento, cabe investigar distintas fracciones celulares obtenidas delamédula ósea por el método de colonia esplénica paradescubrir qué fracciónposee la mayorparte de UFC.Valiéndose deeste procedimiento despuésdel antesdescrito, van Bekkum y colaboradores obtuvieron de suspensionescelulares demédula óseaunafracciónque contenía lo que considerabanconstituíaaproximadamente 2 0 por100 de célulasmadre. Estudiaron las células de estafracción en frotis teñidos y con ME. Descubrieron que aproximadamente 20 por 100 de las células observadas eran de un tipo morfológico que difería del de otras células y se adaptaban a las características morfológicas que era lógico esperartuvierauna cClulamadreque explicaremos en seguida. Las células de distintas clases pueden identificarse concerteza siposeen característicascitoplásmicas que indiquen que son especializadas o se están especializando para desempeñar alguna función particular.Pero, deuna célulamadrecabeesperar que muestre poco más quemitocondrias y ribosomas libres, organitos esenciales para la respiración y para la síntesis de proteínas para el crecimiento (multiplicación) y sólo poco retículo endoplásmico rugoso y aparato pequeño de Golgi para producir y conservar la membranacelular y latúnicacelular. Un requisito adicional que pudiera buscarse en la célula madre de lashemopoyéticassería la dimensión, pues como señalamos, la UFC es comparativamente pequeña. Las células que van Bekkum y colaboradores consideraronqueconstituíanaproximadamente 20 por 100 del total tenían 7 a 10 pm de diámetro y el citoplasma no mostraba organitos, excepto ribosomas libres y pocasmitocondrias. En la figura12-2se muestra una ilustración proporcionada por van Bekkum. Las células queestudiaron los autores no dabanpositiva la reaccióndeperoxidasa como las
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madre, en tantoque los ribosomasconglomerados observadosen los linfocitos eran escasos o no se presentaban en la célula madre. PROBLEMAS ORIGINADOS POR LA COMPROBACION DE LA MORFOLOGIA DE LAUFC En primerlugar,pareceríahaberpoca dudade que la morfología descrita es la de la UFC, y es útil disponer de este conocimiento. Sin embargo, se corre el riesgo de suponer que cualquier célula con esta clase demorfología sea obligadamente UFC, pues ello originalanociónequivocada deque la UFC puedediferenciarsede otras células por la morfologia y, en consecuencia, que el número puede estimarse en una suspensión dada de células valiéndose de ME sin recurrir al método de valoración de colonias esplénicas. Si bien este último proFig. 12-2. Micrografia electrónica ( X 21 OOO) de una supuesta célula madre hemopoyética pluripotencial obtenida de la médula cedimiento valora, en esencia, la potencialidad celuD. lar, la morfología no siempre revela la Potencialidad ósea de la rata. Ver descripciónen el texto,(VanBekkum: W.: The appearance of the multipotential hemopoietic stem cell. celular verdadera, porque no puede descubrir si una En Baum, S. J . : y Ledney, G.D. (eds): Experimental Hematology célula está comprometida antes que se haya tornado Today. NuevaYork,Springer-Verlag, 1977). losuficientementediferenciada paraquesemanifieste el carácterde"compromiso" o "condicionamiento". Además, aunque pudiera ser posible (pero no fáde las series granulocítica y monocítica que se presentabanen lasmismaspreparaciones. Sin embar- cil)diferenciar laUFC deloslinfocitospequeños por requisitos morfológicos es discutible que las prigo, tuvoque hacerseunadistinción másimportante porque la supuesta célula madre guardaba se- meras células descendientes comprometidas para diferenciarse en uno u otro tipo de linfocito pequeño mejanza con los linfocitos. Los linfocitospequeños puedan distinguirse morfológicamente de la UFC no tienen aproximadamente lasmismasdimensiones, pues poseen alrededor de 8 p m de diámetro (fig. 11-9). comprometida con potencialidad completa para forAdemás, el citoplasmadeunlinfocitopequeño, al mar todas las clases de células hemáticas. El aspecto igual que el de la supuesta célula madre, es poco de los primeros descendientes de la UFC sería prácticamente idéntico al de la UFC hasta que haya hamás queunanilloperinuclear. Sin embargo,van línea Bekkum ycolaboradoresenumeraronvarias dife- bidodiferenciaciónsuficientesiguiendouna células adquieranestascarencias queconsideraronhabíaentrelas células particularparaquelas madre propuestas y loslinfocitos.Advirtieron que racterísticas.Dicho de atra manera, al estudiar las primeras etapas de la hematopoyesis, la morfología las primeras variaban un poco más en dimensiones no es el parámetro adecuado para establecer la poy el núcleo, aunque redondo en general, parecía de forma más irregular que el de los linfocitos y las es- tencialidadcelular; ello debe hacerse valiéndose de in cotaduras eran menos profundas. La cromatina estaba métodosdevalorizacióndecoloniasesplénicas más finamente dispersada que en los linfocitos, pues vitro(queexplicaremos)para precisar qué clases gran parte de la misma estaba densamente agrupada particulares de células de descendencia pueden o no en losúltimos.Aunque los autoresdemostraron formar. aparato deGolgi,algoderetículoendoplásmicoy lisosomas, no observaron estos organitos en las cé- UN EFECTOSECUNDARIONOCIVO lulas madre supuestas. Las mitocondrias aunque es- DE COMPROBAR LA MORFOLOGIA DE LA UFC casas en las dos clases de células, fueron más abundantes pero de menoresdimensiones en lascélulas Antes que se descubriera la UFC valiéndose de la madre que en los linfocitos. Por último, observaron técnica de valoración de colonias esplénicas, la que aunque había algunos ribosomas libresenlos mayoría de los partidarios de la hipótesis monofilélinfocitos, abundaban en las supuestas células tica considerabanque la célulaancestraldetodas
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las hemáticas era una comparativamente voluminosa, el hemocitoblasto,perotambiénhabíapartidarios de la noción que esta célula antecesora era pequeña, en realidad, el linfocito. Así pues,después decomprobarque las células madrede la sangre guardan gran semejanza, dimensiones y morfología con los linfocitos pequeños, y que las suspensiones celulares preparadas del bazo (órgano linfático) restablecen la suficiencia hemopoyética de animales sometidosaradiación,parecehabersurgidoalgode tolerancia hacia la hipótesis antigua de que las células madre de tipo hemático son una clase de linfocito pequeño. A nuestro juicio, esta tolerancia causaría gran confusión y no se justifica, por los motivos que explicaremos. En primer lugar, se ha comprobado que preparacionesrelativamentepuras de linfocitosobtenidos del timo o de ganglioslinfáticos (que presentan abundante población de linfocitos), admial nistrarlos a animales sometidos a radiación, no restablecen el sistema hemopoyético (Micklem y Ford; Curry, Trentin y Cheng). Además, no forman colonias esplénicas. Los preparados celulares del bazo, que tambiénposeen abundantes linfocitos, producen colonias .esplénicas y restablecen la función hemopoyética al inyectarlosaanimalessometidosa radiación. Sin embargo, ello debe explicarse no porque los linfocitos actúan como células madre de la sangre,sinoporque el bazo,adiferenciade los ganglioslinfáticos o del timo,actúacomofiltro enorme para todas las clases de células hemáticas en la circulación. Como resultado, número importante de UFC de la sangre circulante "se alberga" en este sitio,porlo menospasajeramente,paraconservar en el bazo una población residente de UFC; en realidad, en el ratón y la rata el bazo es sitio normal de hemopoyesis mieloide. En consecuencia, el contenido de UFC de las suspensiones de células esplénicas es el que explica la capacidad para formar colonias esplénicas en animales radiados y para restablecer la función hemopoyética normal.
CELULAS QUE PARTICIPAN EN LA REPOBLACION DEL TEJIDO HEMOPOYETICO SOMETIDO A RADlAClON INTENSA Para considerar este problema debe diferenciarse entre la recuperación pasajera y el restablecimiento permanente de una población de células hemopoyéticas. Parece ser que la UFC y los descendientes inmediatos tengan la capacidad de emigrar a la corriente circulatoria desde la médula ósea protegida a la noprotegidade un animalradiado.Además,pareceríaserque laUFC y sus descendientes
inmediatos poseen capacidad suficiente de proliferación para seguir haciéndolo una vez que llegan a la médula noprotegida. En consecuencia,pudieran participaren la repoblaciónlasdos clases decélulas. Muestras de sangre obtenidas de animales de laboratorioendistintas circunstancias que originan repoblación de la médula ósea, regeneración de células hemáticas, o ambas cosas, revelan, según Everett y Perkins, aumento de la proporción de células sanguíneasrelativamenteindiferenciadas.Fundándose en la estructura fina, se consideró que estas células eran un conjunto de las diversas clases de descendientes inmediatos de células madre hemopoyéticas y también algunas de las células madre hemopoyéticasmismas.Cabesuponerquetodosestos elementosparticipenpararepoblar el tejidomieloide agotado. Los descendientes inmediatos de la UCF que emigran, por ejemplo, de la médula ósea protegida a la no protegida, pudiera ayudar a la recuperación pasajera de la médula radiada al seguir dividiéndose. Pero, se considera que estas células, por virtud de su capacidad disminuida para la autorrenovación, por sí mismas no pueden conservar una población permanentede células hemáticas. En consecuencia, se supone que el establecimiento y la conservación de la repoblación permanente de la médula radiada, dependendemigraciónhaciaestesitio denúmero suficiente de UFC.
Nota sobre nomenclatura La únicaforma en que una célula hematógena puede originar o formar otra clase de células es por diferenciación. En consecuencia, porcada célula más diferenciada se pierde una menos diferenciada. Además, dado que la vida de las células hemáticas maduras es limitada (en algunos casos muy breve), hay necesidad constante de célulasmenosdiferenciadas. Todas las clases de células hemáticasprovienen de laUFC, la cualsellama por lo tanto célula madre de las hemáticas. Pero, como laUFCseutiliza en el procesodediferenciación, tiene quemultiplicarse de manera que se conserve su número celular, fenómenollamado autorrenouación. En realidad, las UFC probablemente sean capaces de multiplicarse indefinidamentey por ello persisten como tales toda la vida. Sin embargo, la UFC no tiene que multiplicarse tan ampliamente como pudiera considerarse, porque siguiendo por lo menos algunas de las líneas de diferenciación hay distintos órdenes de células madre que pueden proliferar muy extensamente. No obstante, estos órdenes de células madre probablemente no puedan conservar indefini-
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damente su número,por lo cual se consideraque hay reabastecimiento de cuando en cuando por diferenciaciónsuficiente de UFC parasuplementar la población. En algún sitio a lo largo de cada línea de diferenciación comenzamos a referirnos a células progenitorasy no a los órdenesde células madre. El nombre célula progenitora suele emplearse para denotar una célula capaz de diferenciación ulterior sin que se pretenda que obligadamente tiene gran capacidad de autorrenovación. Como cosa curiosa, aunque el óvulo fecundado se describe con justicia como célulaprogenitoradetodaslascorporales, no debe llamarse célula madre de ellas porque evidentemente no posee capacidad ilimitada para renovarse a sí misma como tal, ni tampoco persiste sin modificación durante toda la vida adulta, como lo hacen las células madre. En este caso, la diferencia principal establecida entre las células madre y las progenitoras es que sólo lasprimerasposeencapacidad prácticamenteilimitadapara la renovaciónde sí mismas como tales durante toda la vida del individuo.
¿COMO PUEDEN PRECISARSE EN RATONES Y SERES HUMANOS LINAJES DE CELULAS HEMATICAS? Explicamos cómométodos de la indole de radiación y transfusión de médula ósea, junto con el descubrimiento de coloniasesplénicasy el usode marcadores cromosómicos y diversas cepas endogámicas de ratones, se hanutilizado paradescubrir qué células hemopoyéticasoriginandiversas clases de células hemáticas en animales de laboratorio. Los resultados descritos han comprobado que todos los tiposdecélulashemáticas en los animalesusados sonmiembros declonoscuyas células madreson UFC, yque la UFC es, enconsecuencia, la célula madrepluripotencialdetodas las clases de células hemáticas. Sin embargo, en el ser humanono pueden aplicarse la mayor parte de los métodos indispensables para comprobar lo anterior en animales de laboratorio. Puede, claro está, suponerse que rige la misma situación en el ser humano que en los animales, pero a la luz de los conocimientos obtenidosdeestudios experimentalesenanimalesseha podido investigar la situación en el ser humano directamentepor los métodosqueexplicaremos. En esta descripción, emplearemos el nombre serie mieloide de células para denotar las que se observan en las lineas de diferenciación que resultan en la formación de eritrocitos, leucocitos granulosos, monocitos y megacariocitos.
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Como se describió en la página 91, hay una enfermedad neoplásica del ser humano llamada leucemia mielógena crónica, en la cual el cariotipo de las células neoplásicas de la serie de leucocitos granulosos revela la presencia del cromosoma Filadelfia. Esta anomalíacromosómica se desarrollaa nivel de célula somática (no germinativa) en una célula que participa en la formación de elementos figurados de la sangre; en Consecuencia, se encontraria en todos los descendientesde la célula en la cual ocurrió la anomalía y serviría como marcador de los mismos. Como se descubre en el cariotipo de células en división de la serie de leucocitos granulosos, la anomalía debehaberocurrido en la célula que los origina. Pero, también se observa .en células en división de la serieeritrocíticay en megacariocitos. Incluso hay algunos datos de que pudiera presentarse en los linfocitos B en sujetosconesta clase de leucemia. En consecuencia, el cromosoma Filadelfia sirve como marcador que demuestra que hay un orden de células madre en el ser humano que origina leucocitosgranulosos,eritrocitos,megacariocitos y probablemente también linfocitos B. Otro enfoque fructifero ha sido el estudio de linajes de células hemáticas en mujeres, pues una enzima, la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G-6-PD) puede utilizarse como marcador. Esta enzima particular se presenta en dosformas(igualmenteeficaces)que puedendiferenciarse por electroforesis. Su síntesis en una célula es cifrada por un gen particular en un cromosoma X. Se recordará de lo dicho en el capítulo 4 que si bien las células corporales de los varones sólo tienen un cromosoma X, las femeninas tienen dos. Además, sólo uno de los dos cromosomas X es activo; el otro permanece condensado durante la interfase comocuerpode Barr. En seguida, en etapa temprana de la vida embrionaria, depende del azar cuálde los doscromosomas X en unacélula corporal dada de una mujer permanecerá activo, y cuando se ha decidido lo anterior será el mismo gen en este cromosoma X particular el que cifrará una forma deG-6-PD no sólo en las células sino también en sus descendientes. En consecuencia, como se explicó en la página 104, una mujer es un mosaico de dos clonos, y todas las células de una clase de clono tienen un cromosoma X activo, y las células del segundo tienen el otro cromosoma X activo. Sin embargo, lo que ha resultado de importancia práctica es que en algunas mujeres de raza negra uno de los dos cromosomas X cifra o codifica una forma de la enzima(G-6-PD),entantoque el otro codifica la otra forma de la enzima. En consecuencia, si todas las células hemáticas de una mujer dada heterocigota para estaenzimaparticular (gr. heteros, diferente;
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TEJIDOS DEL CUERPO
zygos, unido, lo cual significa conformasalternativas del mismo gen en un par dado de cromosomas homólogos) derivaran de una sola célula, todas ellas revelarían la misma forma de la enzima. Fialkow ha observado que cuando una mujer heterocigota para G-6-PD presenta leucemia mielógena crónica, todas las líneas de células hemáticas excepto los linfocitos Tpuedenpresentar la mismaforma de la enzima. Así pues,conexcepciónde los linfocitos T, todas las células son miembros de un clono que surgió de un solo antecesor. Se ha aprovechado la G-6-PD como marcador al estudiar la base de otra clase de trastorno hematológicollamado policitemia (gr. polis, mucho; kytos, célula; haima, sangre; ia, estado), uera (lat. vera verdadera), enfermedad en la cualhayproducción excesiva de eritrocitos y, en menor medida, de Ieucocitos y plaquetas. El estudio de mujeres heterocigotas ha comprobado que esta enfermedad tiene carácter clonal y se descubre la misma forma de enzima en todos los eritrocitos, leucocitos granulosos y plaquetas. Pero, también se ha comprobado que en este caso ni los linfocitos B ni los T pertenecen a este clono. Considerando que los estudios de G-6-I'D y del cromosoma Filadelfia hancomprobadoque en seres humanos hay un orden de células madre que puedeoriginareritrocitos,leucocitosgranulosos, monocitos,plaquetasy linfocitos B, los estudios sabre la policitemiaverademuestranquetambién debe haber un orden de células madre mieloides de menor potencialidad que originen eritrocitos, leucocitos granulosos, monocitos y plaquetas. Por último, valiéndose de la G-6-PD como marcador se ha estudiado otra clase de trastorno hematológico llamado anemiasideroblústica (gr. sideros, hierro; blastos, germen) porque algunas células precursoras (blastos) de eritrocitos contienen cantidad demostrable de hierro en forma de gránulos en el citoplasma. En unestudiode esta indole,Prchalycolaboradores demostraron que hay la misma forma de la enzima en todas las líneas decélulashemáticas,incluidos los linfocitos T, de modo que en el ser humano al igual que en el ratón y la rata hay una célula madre pluripotencial que funciona como célula antecesora detodaslassanguíneas. Sin embargo, los estudios descritos también demuestran que debe haber un segundo orden de células madre pluripotenciales que puedenoriginareritrocitos,leucocitosgranulosos, monocitos,plaquetasylinfocitos B. Tambiéndebe haber un tercer orden de células madre pluripotenciales quepuedenoriginarúnicamenteeritrocitos, leucocitos granulosos, monocitos y plaquetas. Los linajes se muestran en el árbol genealógico de las células hemáticas en el ser humano (fig. 12-3). Sin em-
bargo, antes de describir lo anterior debemos tomar en cuenta las observaciones que se han hecho al estudiaralgunas clases de célulashemopoyéticasin vitro. ESTUDIOS DE CELULAS HEMOPOYETICAS CULTIVADAS IN VITRO Como se sabía que al efectuar transfusión de animales sometidos a radiación con células no tratadas de l a médula ósea se producían colonias en el bazo, erainteresantesaber si lascélulasmedularespodrían crecer y formar colonias fuera del cuerpo. AI precisar lo anterior, se necesitó el uso de medios semisólidos de modo que si proliferaban algunas células no se dispersaran sino permanecieran muy cerca. Pronto se descubrióque se desarrollaban en estos cultivoscolonias de célulassiempreque el medio poseyera un factor regulador específico que se llamó factor estimulante de colonias (FECI. Como se desconocía qué células de la médula ósea se multiplicaban y formaban estas colonias, la célula de la cual surgían también se llamó unidad formadora de colonias(UFC). Sin embargo, como este nombre por sí mismo causaría confusión con la célula que formabacoloniasesplénicas en animalessometidosa radiación se llamó, UFC-C y la C en este caso indica que se formaba colonia en un cultivo. Incluso en estas circunstancias, se consideró que al añadir una Cno se diferenciaba lo suficientede laUFC. Por ello, con el fin de evitar confusión, se decidió que el nombre de la UFC que forma colonias en el bazo de animales radiados se denominara UFC-S, nombre en el cual la S indica que forma colonias en el bazo (de spleen, bazo en inglés) en animales vivientes sometidos a radiación. Consideramos que lo anterior no es necesario ni útil, porque poco después de descubrir que laUFC formaba colonias enel bazo se comprobó que correspondía a la célula importantísima que servía como célula madre para todas las hemáticas. En consecuencia, la denominación UFC por sí misma llegó a tener un significado específico que substituyóa la palabra hemocitoblasto. Dicho deotra manera,lasletras UFC se establecieron como el símbolo específico para la célula madre de todas las hernd.ticas. Ahora que también tiene este significado especifico sólo causa confusión utilizar la denominación UFC-S para denotar la célula madre de todas lashemáticas porque relega el nombre UFC aun nombre genérico para toda una clase de células que puedenformarcolonias. El hechode que la UFC forma colonias en el bazo de huéspedes sometidos a radiaciónfue,claroestá,importanteparasu descubrimiento. Sin embargo, su importancia en el
TEJIDOS HEMOI'OYETICOS: TEIlDO MlELOlDE
cuerpono consisteenquepueda formarcolonias, sino en que es la célula madre de todas las hemáticas y, además, en estado normal tiene esta función sin formar una colonia. En consecuencia, consideramos que la denominación UFC por sí misma está lo bastante bien establecida para nonecesitarque se añada una letra para diferenciarla de una larga lista de otras células susceptibles de formar colonias. UFC-C. El tipodecéluladelcual se desarrollan las primeras colonias en cultivo se llamó UFC-C. Estudiosmicroscópicosdelas células en las colonias comprobaron inicialmenteque eran de la serie de leucocitosgranulosos.Despuésseadvirtióquelas célulasde la linea demonocitos-macrófagostambién se formaban en colonias nacidas de la UFC-C. Ello se comprobó ,por experimentosen los cuales células aisladasde la médula ósea se eligieron y sembraron por separado en cultivo. En algunos de estos cultivos, se desarrollaron colonias únicas, cada una de las cuales debe haberse formado a partir de una sola célula sembrada inicialmente en el cultivo. Sin embargo, en muchos casos la colonia poseía neutrófilos y macrófagos. La célula única de la cual se formó la colonia, de la UFC-C, debe haber tenido potencialidadpara diferenciarsesiguiendomás de una línea célular,asi queunase origina deproducción de neutrófilos y la otra de macrófagos, que se considera derivan de los monocitos. Además, Metcalf yMooredescubrieronunavariante de leucemia que ocurría en algunas cepas de ratonesquepresentabanproducción excesiva de leucocitos granulosos y monocitos. Como resultado de estos hallazgos, se hizo patente que la UFC-C era la célula progenitora de las líneas de células hemáticas de neutrófilos y monocito-macrófago (fig. 12-3). UFC-E Inicialmente,seconsideró quesólouna clase de célula que se presentaba en la médula ósea formabacolonias en cultivoy,comoseñalamos, por ello se llamó UFC-C. Después, al utilizar células hemopoyéticasobtenidasdelhígadodeembriones de 13 días de edad (que deberían poseer UFC y sus diversos descendientes) y permitiendo que las células quedaran atrapadas en el plasma qae coagulaba en un medio adecuado que contenía una hormona, la eritropoyetina,Stephenson, Axelrad, McLeod y Shreeve desarrollaron colonias de distintos tipos. Se tratabadecoloniasmuypequeñasde crecimientorápidoformadaspor célulasque en poco tiempopresentabantinciónpositivapara la hemoglobina. Las células se diferenciarony maduraron al formarse la colonia y por último se perdió el núcleo de cada célula y se produjeron eritrocitos, al parecerdemaneramuysemejanteacomoocurre durante la eritropoyesis in vivo que se presenta en
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la figura 12-6 (flecha, abajo a la derecha del centro). Aunque los primeroscultivoseritrocíticosquetuvieron éxito se hicieron con células de hígado de feto de ratón, después fue posible desarrollar colonias de células eritropoyeticas de muchas fuentes, incluida la médula ósea humana. Basándose en el tipo de diferenciación en las colonias y en el distinto carácter de los factores necesarios para su desarrollo, fue ostensible que los progenitores de las colonias eritrocíticas eran diferentes de los de las coloniasdeneutrófilos-macrófagos,aunque los dossedesarrollabanencultivo.Stephensony colaboradoressugirieronque la entidadquereaccionaba a la eritropoyetina de la cual se desarrollaba cadacoloniaeritrocitica se denominara UFC-E (en un principio, E significaba"querespondea la eritropoyetina" pero en fecha más reciente ha llegado significar a "de la línea de diferenciación eritrocítica" o simplemente "eritrocitica"). Cormack comprobóformalmenteque la UFC-E es unasola célula; lo hizo valiéndose de cinemicrografía periódica con luz ultravioleta. El hecho que la hemoglobina tenga el máximo de absorción en la longitud de onda de luz violeta permitió seguir el desarrollo de coloniasindividuales de célulasqueposeíanhemoglobina hasta su origen en células únicas. Después del descubrimiento de la célula madre hemopoyéticapluripotencial,inicialmente se consideróque la eritropoyetina(descubiertamuchoantes) actuaba al hacer que las células madrepotenciales se convirtieran por diferenciación en células precursoras de eritrocitos morfológicamente identificables. Experimentos in vivo en los cuales se comprobó que los niveles deeritropoyetinateníanefectonotable sobre el índice de producción de eritrocitos no revelaronefectoinmediato sobre las células madre hemopoyéticaspluripotenciales. En consecuencia, se enunció la hipótesisdeque la eritropoyetinaactuaba no sólo sobre lascélulas madrepluripotenciales mismas, sino sobre células que se formaban a partir de las mismas y que estaban comprometidas parareaccionara la eritropoyetina. Estas células existen en unárbol "genealógico" entre la célula madre pluripotencial y la célula precursora eritrocítica identificable, como se muestra en la figura 12-3. Investigaciones ulteriores in vitro comprobaron plenamente estanocióny,además,demostraron que entrelacélulamadrepluripotencialylascélulas identificables con MF hay células en diversos niveles de diferenciación que reaccionan a la eritropoyetina. UFC-E. ES unacélulavoluminosa,móvil y en proliferaciónque no parece sintetizar hemoglobina en cantidades demostrables antes de exponerse a la eritropoyetina (a la cualessumamentesensible).
Entonces, deja de moverse y se activa el programa de síntesis de hemoglobina y diferenciacicin morfológica. En adelante, ocurren no más de cinco o seis divisiones celulares antes que las células de la colonia pierdan el núcleo y se conviertan en eritrocitos. UFE-E. Axelrad,McLeod,ShreeveyHeathcomprobaron que había un progenitor formador de colonia más temprano que UFC-E en la línea de diferenciación eritrocítica. En cultivos, producía un cuadro notable con una masa voluminosa de células que contenían principalmente hemoglobina en grupos abundantes semejantesacoloniasesparcidos o fusionados. Ello sellamó estu2lido eritropoy6tico y la clase de célula progenitora que lo causaba se Ilamó UFE-E (por "unidad formadora de estallido que reacciona a la eritropoyetina" o "unidad formadora de estallido-eritropoyética"). LaUFE-E es relativamentepequeñaenrelaciónconla UFC-E (como se revela por sedimentación por unidad de gravedad), concapacidadmuchomayorparaproliferar. En fecha reciente, Gregory ha brindado datos de que la UFE-E consiste enuntipotempranoyotrotardío con propiedades algo distintas. Considera que cada UFE-E puede originar abundantes UFC-E, cada una de las cuales produce,asu vez,ciertonúmerode eritrocitos, lo cual brinda gran amplificación del número celular. Está comprobado que la eritropoyetina actúa sobre laUFC-E para permitir o inducir la diferenciaciónenprecursoreseritrocíticosmorfológicarnenteidentificables. Probablemente se necesita su acción continua durante este proceso. N o seha dilucidado si la eritropoyetina u otros factores reguladores actúan sobre laUFE-E. La UFE-E circula en la sangre periférica ypuede hacerse fácilmente cultivo. UFC-E no parece circular en condiciones normales. El númerode UFE-E en la circulación es alto relacionado con los trastornos de la síntesis de hemoglobina. LaUFE-E pudiera participar en la colonizaciónyconversi6n de médula amarilla en roja. Hay datos de que laUFE-E puede diferenciarsesiguiendomásdeunalínea;origina progenitoresdecoloniasmegacariocíticasal igual que los de coloniaseritrocíticasencultivo(fig. 12-31. ~-_ , En fechareciente, Johnson y Metcalf, valiéndose de célulasde hígadodefetode ratcin, y Fauser y Messner, utilizando células de médula ósea humana, han logrado obtener colonias mixtas en cultivo mediante medios condicionados complejos. Estas colonias consisten en las células de las líneas de diferenciaci6n eritrocítica, granulocítica y megacariocítica. Dadoquecadacolonia esun clono, el progenitor debe haber sido por lo menos tripotencial. En consecuencia, los métodos de cultivo de tejidos que ori-
ginalmente se circunscribíana los progenitoreshemopoyéticosunipotenciales hoy se hanampliado para incluir células hemopoyéticas que están menos restringidas en cuanto a potencialidad. Otros tipos de progenitores queforman colonias. Se ha hecho patente un aspecto muy importante del desarrollo de células siguiendo las diversas líneas de diferenciaciónhemopoyética comoresultado de la investigación de la formación de colonias hemopoyéticas in vitro. A saber; una célula progenitora sólo produciráuna colonia de células en diferenciaci6ndetipoparticularsiseexponea un factor específico. Estos factoressonglucoproteínasydifieren para los distintos tipos de colonias.
Asi se ha hecho posible, princlpalmente porlos trabade Metcalf y colaboradores en Melbourne, separar el factor que causa la formación de colonias de eosinófllos del que origina formaclón de colonlas de neutrófllos-macrófagos. Los progenltores de estas colonias también parecen ser dlstlntos, de modo que la entidad que solía llamarse UFC-C tuvo quesubdlvidlrse aún más. Hoy esposibledlstinguir seis lineas dedlferenciacrón en el cultlvo de colonlas de clonos por la acción de distlritos factoresreguladores.granulocito-macrófago (en el cual CFC-GM denota 61 progenitor), eritropoyétlca (UFE-E y UFC-E; eosinófila, CFC-EO, megacarlocítlca: UFC-M, llnfocitlca B (CFC-LB) y linfocítlca-(CFC-LT). Estos métodosdecultivo tlenen además la ventaja de servir como procedimientos de valoración de los distintos factores reguladores de los cuales depende la producción de las colonbas slgulendo las distmtas líneas de dlferenclaclón hemopoyétlca.Además, se están utilizando para permltlr la prollferaclón e identlflcaclón de los factores individuales, un campo deinvestlgación muy actlvo en la actualldad. JOS
Dadoqueestos factoresreguladoresinfluyenen la diferenciacióncelular, de algunamaneradeben afectarpermanentemente la expresióngenéticaen las células sobre las cuales actúan. Vías de diferenciación. En los esquemas de células quenacen de la UFC que tienen diferenciación insuficiente para ser identificables valiéndose de estudios microscópicos se acostumbra designar las células rnorfológicamente no identificables únicamente por las iniciales que denotan el método de valoración por el cual se estudian, sin tratar de ilustrar su aspecto a causa de la incertidumbre que depende de la poca frecuencia y la falta de datos característicos. Un esquema provisional de las interrelaciones y las vías de diferenciaciónde las células quehemos explicado sería como se muestra en la figura 12-3.
TEIIDOS HEMOPOYETICOS: TEllDO MlELOlDE
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CELULA MADRE HEMOPOYETICA PLURIPOTENCIAL
I
\
PROGENITOR DEL LINFOCITO T
CELULA MADRE MlELOlDE DE LINFOCITOS B
I
PROGENITOR DELLINFOCITO 6
1 Linfocitos B
CELULA MADRE MlELOlDE
PROGENITORERITROCITOMEGACARIOCITO / T \
PROGENITOR
A
I
UFC-E
eritrocitica Serie Serie
I
EOSINOFILO
PROGENITOR
NEUTROFILOMONOCITOMACROFAGO
UFC-M
megacariocítica
T neutrófila eosinófila Serie Serie Serie
Plaquetas
monocítica
Macrófagos
cómo se originan los linajesdecélulashemáticasa partir decélulas madrehemopoyéticaspluripotenciales.Setienen muy pocosconocimientosacerca del origende los basófilos,pero posiblementenazcan del tipomieloidedecélula madre. Fig. 12-3. Esquemaenelcualsemuestra
conectivo y células hemáticas libres en diversas etapas de formación. Como mencionamos, estroma es una palabra que proviene del griego y que significa algo que seextiende a manera de alfombra. Sin embargo, las célulashemáticaslibresformadas en el tejido mieloide Características básicas. El tejido mieloide consiste no están sobre el estromasinodentrode el, pues el en doscomponentesprincipales, el estroma tejidoestromaes una red tridimensional de células detejiPARTE 2: HISTOLOGIA DEL TEJIDO MIELOIDE Y ETAPAS DE FORMACION DE CELULAS HEMATICAS QUE PUEDEN IDENTIFICARSE CON ELMF
doconectivo y fibras(reticularesycolagenas) en CUYOS intersticios hay células hemáticas en todas las etapas de desarrollo. En la vida posnatal sólo existe tejido mieloide en la cavidad de los huesos; en consecuencia, éste forma la médula ósea, que se llama tejido rrlieloicle (gr. rrzyelos, médula). Médula ósea roja y amarilla. En el adultohay dos clasesdemédula ósea: roja y amarilla. El color de la médula roja se debe a los abundantes eritrocitos que está produciendo. Como l a médula amarilla no produce eritrocitos ni otra clase de células hemáticas, el espacio utilizado en lamédula roja para producir células sanguineas es ocupado por células adiposas, y como la grasa esmás o menos amarilla, lamédula también lo es. Enel feto, lamédula de la mayor parte de los huesos es roja. Durante el periodo de crecimiento, en la vida posnatal, l a médula de casi todos los huesos se torna amarilla, de modo que enel adulto sólo hay médula roja en el diploe de los huesos de la bóveda del cráneo,costillas y esternón, cuerpos de las vértebras, hueso esponjoso de algunos huesos cortos yextremos de los huesos largos. Lamédula ósea de los demás sitios es amarilla. Suele ser necesario obtener un poco demédula ósea roja para hacer frotis decélulasmedulares o efectuar otro análisis. Para este fin, la médulasuele obtenerse del esternón valiéndose de punción con aguja. También puede obtenerse médula ósea roja o de la cresta iliaca. Cuando hay necesidad prolongada de más sangre, determinada parte de la médula amarilla puede convertirse en roja. También hay algunos datos de que la temperatura puede influir en quelamédula ósea seaamarilla o roja, puesseha informado que sise mantiene más caliente de lo normal l a cola de la rata (cuyos huesos en las ratas adultas, por lo regular contienen médula amarilla) la médulase torna roja. ¿Por qué el tejido mieloide, y por lo tanto la formación de células sanguíneas de la serie mieloide se circunscribe, en el ser humanoadulto,a la cavidad de loshuesos?Ayudaa comprender la histología delamédula &ea tener curiosidad acerca de cómo una cavidad ósea puede facilitar la formación de células sanguíneas y fomentar su ingreso en la circulación. Daremos algunos motivos. En primer lugar, una cavidad ósea es inextensible. Si, por ejemplo, fuese a ocurrir hematopoyesis enel estroma deun tejido susceptible de expanderse como el tejido conectivo laxo, que desde luego posee capilares,las células sanguíneas formadassencillamente serían empujadas más hacia la sustancia intercelular. No habría factor alguno que provocara
migración a través de las paredes de capilares o médula para llegar a la sangre. Sin embargo, dentro de una cavidad ósea sólo puede acomodarse una población limitada decélulas sanguíneas. Al formarse más, no habrá sitio para ellas, y deberán pasara la corrientecirculatoria. En el tejido mieloide ello se facilita porque posee conductos sanguíneos anchos de pared muy delgada llamados sipzusoides, a traves de cuyas paredes las células sanguíneas neoformadas llegan a la sangre y son transportadas por ella.
HISTOLOGIA DE LOS SINUSOIDES Los sinusoides no se observan adecuadamente en cortes ordinarios teñidos con H y E porque el estroma que los separa está muy lleno de células sanguíneas nucleadas en desarrollo. Con poco aumento, el estroma se presenta como una masa de núcleos azules (fig. 12-41, que pareceinvadir y exprimir los sinusoides en su interior. Sin embargo, aquí y allá en esta masa de células sanguíneas en formación se distinguen vagamente sinusoides como acúmulospequeños de eritrocitos rodeados de pared endotelial (fig. 12-4). Los sinusoidesse advierten mucho mejor en cortes teñidos con H y E demédula ósea tomada de animales quehan recibido radiación suficiente para haber producido supresión de mitosis en las células sanguíneas en desarrollo del estromacircundante. AI cesar la mitosis se impide la expansión de la masa de células sanguíneas en desarrollo entre los sinusoides; además, muchos de los precursores en proliferación delascélulas hemáticasmueren, de modo quequeda suficiente espacio para que los sinusoidesse dilaten y puedan advertirse su forma y el revestimiento de células endoteliales (fig.12-5). Los sinusoides poseenparedesmuy débiles que consisten en células endoteliales sostenidas por fibras reticulares delicadas. Hace aproximadamente un decenio se consideraba que las células endoteliales de los sinusoides eran de una clase especial Ilamadas células reticuloendoteliales, másgruesas que las endoteliales comunes y además, fagocitarias. Estaúltima noción se fundó enel descubrimiento de que si se inyectaba un colorante vital a los animales (como se describe en la pág. 283), eracaptado por lo que con MF parecían ser las células de revestimiento de los sinusoides. Sin embargo, el ME demostró que el endotelio mismo no es fagocitario. La noción de que lo era se debió, a juzgar por estudios con ME, de seudópodos de macrófagos en el estroma quese extendían entre las células endoteliales hasta los sinusoides, como se advierte en el hngulo superior derecho de la figura 12-6. En consecuencia,
TEIIVOS HEMOPOYETICOS: TEIID0 MlELOlVE células endoteliales
rnegacariocito
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I
fig. 12-4. Microfotografíacon poco aumentode médula ósea
roja. Enel corteseadvierten abundantessinusoides,casi todos los cualescontienen eritrocitos. Entre ellos hay abundantísimas células de lasseries eritrocítica y leucocítica granulosa. Se advierte un megacariocito. En algunos sitios se observan las células endolos sinusoides. telialesplanasquerevisten
Fig. 12-5. Microfotografíade lamédulaóseade un ratón un día después de administrar una dosis grande de radiación. Las células situadas entre los sinusoides está? sufriendo cambios picnóticos y los sinusoidesestán congestionados. Lasflechassenalan núcleosdecélulasendoteliales querevisten los sinusoides.
estos seudópodos son los que fagocitan los coloran- nopudieratransportar las células sanguíneasneotes vitalesen la sangre. En consecuencia, en la ac- formadas. Necesita explicarse por qué no ocurre lo tualidad se considera que el endotelio que reviste los anterior. sinusoides es semejante, en esencia, al de otros sitios En la médulaósea, los sinusoides tienen la funy carece de propiedades fagocitarias. Sin embargo, ciónquecorrespondea los capilares enla mayor permite la salida de células hemáticas neoformadas parte de los tejidos, la de conectar el lado arterial de de todos los tipos desde el estroma hacia el interior la circulación con el lado venoso. Como señalamos, de los sinusoides. Ello parece ocurrir porque las cé- los sinusoides tienen paredes m u y débiles. En conselulassanguíneas se abrenpasoporperforaciones cuencia, la única explicación de que no se colapsen temporalesen el citoplasmade las células endote- cuando aumenta en el exterior la población celular liales. Los poros de migraciónprobablemente sólo es que se mantienen abiertos por la presión hidrosse presenten en el momento exacto en que tratan de tática interna que iguala la externa. La conservacih introducirse células neoformadas, por lo cual la Ile- de estapresiónhidrostáticade los sinusoides se gadaa los sinusoidesparece ser un procesoactivo explica por una característica especial del riego que exige motilidad de las células sanguíneas recién sanguíneo de los huesos. El riego arterialprincipal formadas. llega através de un huesoa la cavidadmedular y ¿Por qué no se colapsan los sinusoides? Podría la después la sangre sale de la médula en vasos que drepoblación en expansióndecélulassanguíneas del nan pasandopor las paredes óseas de la cavidad. estroma ponerse en contacto con las paredes delgaAdemás,como se describirá al hablar del riego das de un sinusoide y haría que éste se colapsara y sanguíneo del hueso en el capítulo 15, el drenaje de
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TE]lDOS DEL CUERPO
Fig. 12-6. Micrografía electrónicacon poco aumento ( X 1 700) en lacualseadvierte el aspecto general del tejido mieloidede rata despuésdeuna inyecciónintravenosa de carbdn coloidal para En el mostrar macrófagos (M). ángulo superior derecho un macrófago emite un seudópodo grande (señalado por la flecha) haciala luz de un sinusoide ( S ) . Hay partículas fagocitadas de carbón visibles en el seudópodo. Otro macrófago (M), a la izquierda del centro, está fagocitando un núcleo(señalado por unaflecha), probablemente recién expulsado de un normoblasto enel islote de células eritroides en desarrollo (E), centro,arriba. Adviértase la densidad electrónica aumentada de las célulaseritroides en desarrollo (E) que dependede laacumulación de hemoglobina.Una célula en la parte superiordel islote (señalada por asterisco) está en mitosis.Debajo del isloteeritroide, se observan células en desarrollo de la serie granulocítica (My). Abajo, se aprecia un megacariocito (Meg) a la izquierda y un adipocito (F) a la derecha. Inmediatamente por arriba del adipocito un normoblasto está expulsando su núcleo (flecha). (Cortesía de S. Luk y C. Simon.)
sangre venosa del hueso está más restringidoqueel de la mayor parte de los tejidos (la vena nutricia de un hueso tiene calibremenor quela arteriacorrespondiente),locual sugiereque debehaber presión
hidrostáticaalgoaumentada en los sinusoides medulares. Dicho de otramanera, en lossinusoidespudiera haber un estado que originaría edema en otros sitios (véase fig. 8-7A).Sin embargo, la presión que
TEllDoS HEMOPOYETlCOS: TEIID0 MlELOlDE
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citoplasma y núcleo pálidos. Se ha comprobado valiéndose de experimentos con timidina marcada con tritio que tienen tiempo de recambio muy lento. AIgunas, por lo menos, pueden desempeñar funciones distintasde la produccióndefibrasreticulares. Se hasugeridoquealgunasquizátenganpropiedades fagocitarias. Otras más tienen papel indirecto en las reaccionesinmunológicas que se describirán en el capítulo 13. Macrófagos.Sonbastanteabundantesen la médula,dondeactúacomofagocitos.Comoseñalamos, de ellos depende la fagocitosis antes atribuida a las célulasendotelialesde los sinusoides (hngulo superior derecho de la fig. 12-6).Derivan de los monocitos. Células adiposas. Esparcidas en la médula ósea roja hay adipocitos llenos de grasa (fig. 12-6F). Sin embargo, forman la mayor parte de las células de la médula amarilla. Célulasendoteliales.Formanlasparedesde los sinusoides(fig.12-5);estánunidasmenos eficazmente entre sí en los sinusoides que en los capilares, por lo cual es probable que los sinusoides dejen escapar plasma. Células osteógenas. Las células osteógenas, como explicaremos en el capítulo 15, son células madre CELULAS DEL ESTROMA DEL del tejido esquelético (cartílago y hueso). En la méTEJIDO MlELOlDE dula ósea se describieron hace decenios, pero hasta fecha muy reciente se consideraba que su presencia Fibroblastos. Hay fibroblastos suficientes para en el tejido mieloide era un sencillo resultado de que formar las fibras colágenas que brindan sostén a las arterias y arteriolas que llevan sangre a la médula la médula estaba cerca del hueso que estas células y formado,yquesu papel ósea y a las vénulas y venas que la drenan. Las fi- susdescendienteshabían médula ósea erabrindar másosteogenesis bras relacionadas con estos vasos son el sostén me- enla dular básico principal. cuando se necesitaba, por ejemplo, en la reparación Célulasreticulares.Probablementesean las célu- deunafractura. Sin embargo,hoycabesuponer las más difíciles de definir histológicamente de cualque su papel en la médula ósea puede tener gran imquiertejido. Se llaman reticulares las células que portancia ya que estas células, o su descendencia informanuna red dealguna clase.Puedenhacerlo mediata, pudieran hacer que la UFC elabore células sencillamente al emitir prolongaciones citoplásmicas de la serie mieloide en el tejidomieloide. Ello se que conectan con las células adyacentes para formar explica de manera óptima al describir el origende una trama que circunscribe espacios. O, si las células las células osteógenas y de las otras células que parproducen fibras de pequeño calibre que origina una ticipan en la formación del estroma medular. malla tridimensionaldefibrasdelicadas en la cual están situadas independiente o conectadas con proORIGEN DE LAS CELULAS DEL ESTROMA longacionescitoplásmicas,también se llaman &- DE LA MEDULA OSEA lulasreticulares.Sin embargo, el nombrereticular es descriptivo y no denota el origen. En la corteza Paraque la médula ósea se desarrolle,primero del timo el retículo deriva del epitelio. En la médula debehaberhueso en desarrollo.Como describireósea el retículoconsisteenuna red tridimensional mos en detalle en los capítulos 14 y 15, la primera de fibras delicadas producidas por células reticulares etapaen la formaciónde la mayorpartede los queprovienen delmesénquima. La hematopoyesis huesos es que una masa de células mesenquimatosas ocurre en los intersticios de esta red. muycompactas (fig.15-36) se diferencieenun Suele afirmarsequelascélulasreticularesde la modelosólidodecartílagoquetiene la forma del médulaóseasongrandes, deformairregular,con hueso y ulteriormente lo sustituirá (fig. 15-37).
mantiene abiertos los sinusoides en la médula ósea no causa edema en este sitio pues la médula, al estar circunscrita por paredes óseas, no puede dilatarse. Como en algunos animales hay algo de hemopoyesis mieloide durante la vida posnatal en el bazo, no es indispensable una cavidad ósea. Sin embargo, debe señalarse que el bazo posee una cápsula resistente y que se mantiene distendido en vida del animal por la presión hidrostática interna, al morir, inmediatamentesecolapsay tiene dimensionesmucho menores.Además, el bazoestállenodesinusoides que permanecen abiertos y a través de cuyas paredes pueden pasar las células sanguíneas recién formadas en esta víscera. En consecuencia, la hemopoyesis mieloide en el bazo ocurre en circunstancias de presión hidrostática muy semejantes a las que rigen en las cavidades óseas. El siguienteproblemaquedebeconsiderarse es por qué laUFC circulante muestra predilección para sedimentar en el estroma de las cavidades de la médula ósea y formar en este sitio células de la serie mieloide. Antes de explicar este problema interesante debemos describir las células del estroma de la médula ósea y , en particular, su origen.
Como el cartílago carece de capilares, sus células senta una trama de trabéculas óseas que tienen codependen de los nutrimentos que difunden del exte- mocentrorestosdecartílago. Entonces ocurreun rior del cartílago a través de la sustancia intercelufenómeno que despertó poca curiosidad durante delar. Pero, cuando el modelocartilaginoso aumenta cenios. Casi en cuanto comienza a formarse el estrodedimensiones, la porción media está tanalejada ma medular como explicamos, en éI se inicia la fordel exterior del cual provienen los nutrimentos que maciónde células sanguíneas. El probablemotivo las células comienzan a morir y la sustancia interce- de que ello no haya parecido notable es que entonlular circundante empieza a calcificarse y a disgregar- ces se consideraba que la formación de células hese, lo cualdejaextensosorificiosirregulares enla máticas dependía de un tipo indiferenciado de célula porción central del modelo cartilaginoso (fig. del estroma medular que originaba las células 15-40). Estos orificios son el comienzo de una cavimadre libres hemáticas. Pero, ahora sabemos que el dad nueva. motivodeque comience la formacióndecélulas Alpropiotiempo,alrededorde la periferia del sanguíneas en l a médulaendesarrollo es que la modelo cartilaginoso las células mesenquimatosas se UFC, que circula en la sangre, es transportada hacia han aplanado y forman un revestimiento celular es- la médula en formación por los capilares de la yema tratificado, que en un principio se llama pericondrio periósticay en estesitiosedimentaen el estroma (fig. 15-37P) y después, cuando el modelo de cartí- medular para originar las células de la serie lago comienza a ser substituido por hueso, se deno- mieloide. En consecuencia, debe haber una influenmina periostio. Las células más profundasde este cia microambiental enla cavidadmedular en derevestimiento se llaman células oste6genas (u osteo- sarrollo que motive lo anterior. Las células osteógeprogenitoras) ypuedenmultiplicarse y convertirse nas (y posiblemente también la presión hidrostática por diferenciación en células que forman cartilago o aumentada) son los candidatos más verosímiles para hueso, según el microambiente. brindar a laUFCla señal de que ha llegado al sitio En breve las células osteógenasdelperiostiocopara movilizarse, proliferar y diferenciarse. Explicamienzan a formar una capa de hueso que circunda remos los datos acerca de la participación de células al modelo de cartílago; para entonces, los capilares osteógenas en este proceso. del mesénquima adyacente se han acercado al modeSiemprehasidointeresanteque,de cuando en lo; algunos capilares y células mesenquimatosas pe- cuando, se desarrollen pequeños fragmentos de huerimuscularesque los acompañan se abrenpasoa so en tejidos conectivosordinariosmuy lejos de través del modelo de cartílago en algún sitio y crecen cualquier estructura ósea normai. Por lo regular, eshacia la cavidad que se ha formado en la porción tos fragmentos de hueso se forman en una cicatriz central. Las células osteógenas del periostioacomantigua o en la pared de una arteria vieja degenerada. pañan a los capilares y a las células mesenquimato- Sin embargo, lo que parece curioso es que a menudo sasperivascularesenestainvasión. Estos son los se desarrolla en ellos tejido mieloide. Recientemente, experimentaltres corrzponentes de lo que se llama yema perióstica se comprobóquepuedeproducirse y de los cuales se desarrolla el estroma de la médu- mente formación de hueso en el tejido conectivo orla. El sitiode la yemaperiósticaulteriormente se dinario al implantar substancia intercelular de hueconvertirá en el lugar de entrada y salida de la arte- so descalcificado preparada adecuadamente (Urist y col.; véase bibliografía del cap. 15). Ello motiva que ria y la vena nutricias del hueso. las células osteógenas se desarrollen a partir de cualComo las célulasdelestromade la médulaósea derivan de la yemaperióstica,deben tenerse algu- quier célula quehayadesarrolladopotencialidad nos conocimientos acerca del hueso antes de tratar mesenquimatosasuficiente(posiblementepericitos) de comprender el carácter especial de las células de paraconvertirse en célulasosteógenas,lascuales estroma medular. Las células endoteliades de los ca- pueden originar cartílago y hueso. Entonces comienpilaresde la yemaoriginanlas células endoteliales za la hemopoyesis en la cavidad del hueso inducido. OSdearterias,arteriolasyvenasde la médula ósea También en este caso parece ser que las células UFC se yde las paredesde los sinusoides. Las células me- teógenas son el factor que motiva que las senquimatosas perivasculares que acompañan a los establezcan fuera de la sangre. Otro dato que indicó relación intima entre la oscapilares originan fibroblastos, células reticulares y es célulasadiposas del estromamedular. Las células teogénesis y la formacióndecélulashemáticas osteógenasde la yema, si bien formanparte del queen la reparacióndefracturas,particularmente de costillas de conejo, concomitantemente hay forestroma, también cubren todo el cartílago muerto y mación de abundante cartílago en el callo que surge forman hueso sobre é1, de modo que en la cavidad para conectar los dos fragmentos de la costilla. Este medular incipiente de la médula en desarrollo pre-
cartílago,comoocurreen el desarrollo del hueso, tiene papel de sostén temporal y pronto comienza a calcificarse ycavitarse y,comoocurre en el desarrollo óseo, las cavidades son invadidas por capilares y células osteógenas; estas Últimas proliferan, se diferencian en osteoblastos y forman hueso sobre los restosdecartílago. Al ocurrir lo anterior, también comienza la hemopoyesis en los espacios en los cuales se hanintroducido las células osteógenasy los capilares. En realidad, esta relación entre la osteogenesis y la hemopoyesis es tan notable en la reparación de fracturas que debió haber sugerido hace largo tiempo que debía haber alguna clase de relación de causa a efecto entre los dos procesos de formación de hueso y de células hemáticas. En relaciónconlo anterior, es importanteque Friedenstein y colaboradores, después de haber obtenido cultivos puros de células del estroma medular y deefectuar variassiembrasde las mismas, descubrieronquecuandotrasplantan células de los cultivos a sitios debajo de la cápsula renal en receptores inmunológicamente compatibles con los donadoresde la médula,las células trasplantadasde estroma no sólo formaban hueso nuevo sino en éste comenzaba la hemopoyesis. La células sanguíneas formadas en estesitio se originaron del huéspedy no de las células trasplantadas. Fundándose en estas observaciones,dedujeronque las células del estroma,queconsideraronfibroblastosconpotencialidad osteógena (células que hoy llamaríamos osteógenas) tenían la facultad en su nuevo sitio de brindar el micromedio adecuado para la hemopoyesis mieloide. Parece lógico pues, suponer que las UFC son capaces de formar la serie mieloide decélulas en la médula ósea porque las células del estroma medular conpotencialidadesestrógenas,querevisten la superficie de las cavidades óseas y se presentan en el estroma,brindan la clase adecuadademicroambiente para facilitar el asentamientode UFC de la circulación en este tejido y fomentar la proliferación y (jiferenciación en células de la serie mieloide. Sea como sea, ya no debemos contentarnos con aceptar que en el ser humano la hemopoyesis mieloide está limitada a huesos, sin tratar de descubrir por qué.
FORMACION DE ERITROCITOS
(ERITROPOYESIS) La célula progenitora inmediata de este linaje celular parece ser la UFC-E sensible a la eritropoyetina, siempre que en estecasoutilicemos el nombre para abarcar una población de células que es moderadamente heterogénea respecto a sus dimensiones y
sensibilidad a la eritropoyetina. Las células más madurasprobablementecorrespondena lo que en el estudio microscópico se identifica como proeritroblasto. A continuación, nos referiremos únicamente a las células del linaje eritrocítico que pueden identificarse por el microscopio fotónico en frotis teñidos de médula ósea. Se ilustran en la lámina 12-1. Comenzaremos con el proeritroblasto.
Etapas morfológicamente identificables El proeritroblasto es comparativamentevoluminoso, pues varía de 12 a 1 5 p m de diámetro. En frotis teñidos la cromatina del núcleo es finamente granulosa y el núcleo suele presentar dos nucléolos. El citoplasma es ligeramente basófilo (lámina 12-1). Con ME, una característica importante descubierta en esta clase de célulasen las que surgen deella, es la falta relativa de desarrollo de retículo endoplásmico rugosoyaparatodeGolgi. Un datoadicional es que al diferenciarse el proeritroblasto, aparecen cada vez másribosomaslibresypolirribosomas; se distribuyendemaneradifusaen el citoplasma; en éste, además, hay algunos fascículos de microtúbulos dispuestos periféricamente y más o menos paralelos a la superficie celular. El proeritroblastopuedeproliferaryaldiferenciarse, sus descendientes se convierten en eritroblastos basófilos. En frotisteñidossonalgomáspequeños que los proeritroblastos; el núcleo redondeado es más pálido y la cromatina más condensada (lámina 12-1). El citoplasma es intensamente basófilo. Con el ME, la basofilia del citoplasma, advertida con MF, depende del gran contenido de polirribosomas (fig. 12-7). El desarrollo de otros organitos que suelen observarse en el citoplasma es mínimo. La siguiente etapa en la diferenciación en esta linea origina que los eritroblastos basófilos se conviertan en eritroblastospolicrornatófilos (lámina12-1); la policromatofilia observada en frotis de sangre teñidos depende de que los polirribosomas (que son basófilos) se combinan con los colorantes básicos, en tanto que la hemoglobina que está siendo sintetizada a lo largo de los polirribosomas es acidófila y se combina con la eosina del colorante hemático; el resultado neto es que el citoplasma adopta color gris sucio o rosaazulado(lámina 12-1). El núcleodel eritroblastopolicromatófilo es un pocomáspequeño que el de la variedad basófila, y la cromatina está en forma de gránulos gruesos que suelen estar en acúmulos, de modo que el núcleo es intensamente basófilo. No se observan nucléolos. El eritroblastopolicromatófilo es la única célula de la serie eritroidecapazdeexperimentarmitosis. El núcleo
350
TEIlDOS DEL CUEIZI’O
pronto se torna picnótico y suele expulsarse, en tanto que el citoplasma sigue siendo algo policromatófilo; ello da origen a la formación del eritrocito policrowlatófilo, como se muestra en la parte it~ferior izquierda de la lámina 12-1. Ya dijimos que el eritrocito policromatófilo se llama reticulocito (abajo, derecha, en la lámina 11-1). Cuando se tiñe con colorantes supravitales, porque los polirribosomasqueaún se presentan en el citoplasma se tiñen en estas circunstancias como si estuvieran en forma de retículo. Otro destino de los eritroblastos policromatófilos es que al continuar dividiéndose, pierden la basofilia citoplásmica; cuando ha ocurrido lo anterior, la célula se llama normoblasto (lámina 12-1); también denominadaeritroblastoortocromático,quevaa dar origena u n eritrocitonormocítico.Paraesta etapa el normoblasto tiene núcleopicnótico esférico,pequeñoyteñido deoscuro(lámina 12-1); el núcleo se pierde por extrusión (fig. 12-6). Los muchosnúcleosexpulsadosdenormoblastos en su mayor parte son fagocitados por los macrófagos del estroma (fig. 12-6). De cuando en cuando, quedan en los eritrocitos partículas pequeñas del núcleo que se llaman cuerpos de Howell-Jolly.
Estructura fina de los eritroblastos En la figura 12-7 se advierten varios eritroblastos; cuya característica más interesante es la abundancia deribosomasypolirribosomas.Como los eritroblastosbasófilossemultiplican en algunamedida, los ribosomas libres son indispensables para sintetizar más sustancia celular. Sin embargo, el número de ribosomas libres disminuye al madurar las células. Los polirribosomascorrespondenasitiosdonde las cadenas de globina de las moléculas de hemoglobina están siendo sintetizadas en el citoplasma. La densidadelectrónicacrecientedelcitoplasma del eritroblasto en maduración se explica por la acumulación de hemoglobina en el citoplasma; la hemoglobina, claro está, contiene hierro y por otros motivos además es muy electrodensa. Ello explica que la siguiente etapa de la serieeritrocítica, el reticulocito, sea electrodenso(fig. 12-7) aligualque los eritrocitos mismos (fig 12-7). En circunstancias normales, el cuerpo ahorra hierro y usa el obtenido de loseritrocitosviejosgastadosfagocitadospormacrófagosdelbazoy la médula ósea para la síntesis de hemoglobina de nuevos glóbulos rojos. Pero, endeterminadascircunstancias, el organismosufre deficiencias dehierro y, enconsecuencia,puede ocurrir anemia ferropénica, que suele ser de tipo hipocrómico(fig. 10-54).
Regulación de la producción de eritrocitos La falta de aporte suficiente de oxígeno a los tejidos estimula la producción de eritrocitos en la médula ósea, efecto mediado por una hormona glucoproteínica, la eritropoyetina, ,que actúaa nivel de UFE-E y UFC-E. La eritropoyesis disminuye mucho si se someten los animalesatransfusión ‘para aumentar el número de eritrocitos sobre cifras normales. En estascircunstancias, el númerode UFC-E disminuye rápidamente, porque la formación a partir de UFE-E o quizá la supervivencia dependen de la disponibilidaddeeritropoyetina. En cambio, el númerode UFE-E disminuyemenos;siguendisponibles para originar nuevas UFC-E cuando se reanuda la produccióndeeritropoyetina(seconsidera que la eritropoyetina o su precursor se elabora principalmente en los riñones, pero no se ha dilucidado netamente su origen en estos órganos).
Vía de entrada de los eritrocitos a la corriente circulatoria Se han enunciado distintas hipótesis al respecto. Se ha sugerido que los eritrocitos y otros tipos de células hemáticasneoformadaspasanatravés del citoplasmadelas células endoteliales de los sinusoides por poros de migración que aparecen únicamente al ocurrir esta última. Cuando los eritrocitos nucleados (normoblastos)tratan depasaratravés de la paredvascular, el citoplasma es lo bastante elástico para que la porción citoplásmica se introduzca pero el núcleoqueda detrás,demodoque el eritrocito que entra en la circulación está nucleado. El núcleo desnudo es ingerido entonces rápidamente por un macrófago. Sin embargo, no debe deducirse que los eritrocitos deben perder el núcleodeesta manera. En cultivosdondenohaysinusoides, los eritrocitos en desarrolloexpulsan el núcleo.También es evidente que los reticulocitos son móviles y, por ello, tienen la capacidad de entrar en los sinusoides pormovimientosactivos sin tenerque ser exprimidos pasivamente a través de sus paredes.
FORMACION DE LOS LEUCOCITOS GRANULOSOS (GRANULOPOYESIS) La etapa más temprana de la serie de leucocitos granulosos que sueleidentificarsefácilmentedesde el punto de vista morfológico es el promielocito (lamina 12-1 y fig. 12-8); sin embargo, como los gránulos formados inicialmente en las células de la serie granulocítica no son de distintos tipos específicos, no es práctico tratar de diferenciar distintas clases de promielocitos.
TEJIDOS HEMOPOYET1COS: TEJIDO MIELOIDE
351
Fig. 12-7. Micrografíaelectrónica ( X 6 000) de un islote de células eritropoyéticas en desarrollo (en el hígado de un ratón de5 días de edad). Se observan tres etapas en la maduracióndeeritrocitos. Hay eritroblastos íntimamente yuxtapuestos a los hepatocitos; la cromatina nuclear es compacta y el citoplasma posee abundantes riderecha, bosomas libres. la A centro, se observa un reticulocito; en el núcleo ha sido expulsado y en el citoplasma aún se advierten pequeñasmitocondrias;hayribosomas, pero la densidad electrónica del citoplasma depende del contenidodehemoglobina.Arriba del reticulocito está un eritrocito maduro; el citoplasma tiene gran densidad electrónica por la riqueza de la hemoglobina. En el citoplasma del eritrocito maduro no se identifican ribosomasniotros organitos. (Cortesía de K. Arakawa.)
Etapas morfológicamente identificables de la formación de los tres tipos de granulocitos La siguiente etapa en la diferenciación de la línea granulocítica corresponde a la formación de mielocitos (lámina12-1)apartirdepromielocitos. Ello entraha cambios en el aspecto del núcleo y citoplasma y disminución de las dimensiones de las células (lámina 12-1). El núcleo del promielocito está poco escotado, pero el del mielocito comienza a tener aspectodeunóvaloescotado(lámina 12-1 y fig.
12-9). Por 10 regular,una célula sólo se llama mielocito cuando tiene por lo menos una docena de gránulos en el citoplasma. Sin embargo, los mielocitos más maduros pueden poseer abundantes gránulos. Los que se observan en la célula en esta etapa pueden permitir diferenciar tres clases de mielocitos, que maduran para formar los tres tipos de leucocitos granulosos(lámina 12-1), y en el fenómeno de maduraciónpasanpor la etapade metamielocito (gr. meta, más allá) (fig. 12-9), para la cual han perdido la capacidad de experimentar mitosis.
352
TEllUOS DEL CUERPO
granulocito. A partir de la etapa demielocito,comienzan a formarse gránulos de un nuevo tipo, que nacen de la superficie convexa de la pila de Golgi (Farquhar y Bainton). Son máspequeños y menos densos que los producidos más tarde. Son gránulos neutrófilos específicos (que se presentan como círculos en la fig. 12-9). Los gránulos específicos de los neutrófilos en desarrollo varían algo en dimensiones, pero son más pequeños y redondeados que los azurófilos (fig. 11-3). No son peroxidasa positivos como los gránulos azurófilos. Su funcióny la de los gránulos azurófilos se describió en la página 315. La cronología del desarrollo y la maduración de un polimorfonuclear se muestra en la figura 12-9. El polimorfonuclear se desarrolla a partir de una célula progenitora(señaladacomomieloblastoenlafig. 12-9), que algunos autores consideran es una célula identificable que deriva de la UFC-Cy representa el precursor inmediato de los promielocitos. En la etapa de promielocito la célula desarrolla los gránulos azurófilosqueyaexplicamos(negrosen la fig. 12-9). En la etapa demielocitoadquieregránulos neutrófilos específicos (círculos en la fig. 12-9) y los gránulosazurófilos se tornanmás escasos.Entonces, la célula pierde la capacidaddeproliferar. La maduración ulterior entraña disminución de las diFig. 12-8. Micrografía electrónica ( X 15 OOO) de un promielo- mensiones y cambio del núcleo de ovalado, escotado a reniforme en la etapa de rnetamielocito, pasando citosometido a la reacción de peroxidasa. Los únicosgránulos formados en esta etapa son peroxidasa positivos; se trata de liso- por banda (en herradura) para llegar a la forma losomas y corresponden a los gránulos azurófilos observados con bulada (segmentado) (fig.12-9 y lámina12-1). EnMF. Adviértase el aparato de Golgi bien desarrollado en la es- tonces entra en la sangre desde la cual llega a los tecortadura del núcleo.(Bainton, D. F., Ullyot, J. L. y Farquhar, jidos según se necesita. El tiempo de cada etapa se M . C . : J. Exp. Med., 134:907, 1971.) muestra en la figura 12-9.
Desarrollo de los eosinófilos ESTUDIOS CON ME SOBRE EL DESARROLLO DE LOS POLIMORFONUCLEARES Baintonycolaboradoreshanestudiadominuciosamente la estructura fina de las células que dan lugar a la formación de neutrófilos. En la etapa de promielocito todos los gránulos del polimorfonuclear son de tipo azurófilo (figs. 12-8 y 12-9); son esféricos u ovoides. El retículo endoplásmicorugosopuedeadvertirseesparcidoen el citoplasma y el aparato de Golgi es prominente cerca de la escotadura del núcleo en la figura 12-8. De los sáculosde Golgien el lado cóncavo de la pila se desprendenporgemacióngránulosazurófilos,peroxidasa positivos que representan lisosomas. La produccióndeesta clase degránulosterminapronto. La abundanciaqueseobserva en elpromielocito disminuyeen el cursode la maduración hacia el
Los leucocitos de este tipo se forman a partir de un progenitoreosinófilo separado, como se indica en la figura 12-3. La etapa más incipiente que puede identificarse morfológicamente en la serie eosinófila es el mielocito(lámina12-1). Al formarse el leucocito eosinófilo, el núcleo algo escotado del mielocito eosinófilo suele presentar una constricción profunda en l a etapa de metamielocito (lámina 12-1); esta constricción se profundiza hasta dividir el núcleodeleosinófilo en doslóbulosque suelen permanecer unidos por un filamento delgado (hngulo inferior izquierdo en la lámina 11-1). Al aparecer la constricción, la cromatina del núcleo se torna más condensada y , en consecuencia, capta más colorante que el núcleo de un mielocito. Pero, la condensación de la cromatina es menor que en el neutrófilo; en consecuencia, el núcleo de los eosinófilos
1
Proeritroblasto
1
Mielocito
basdfilo
Juvenil
1
Eritrocito
Banda
Neutrdfilo
Eosindfilo
Lámina 12-1. Ilustración de a ls etapas morfológitamente identificables de la diferenciación eritrocitica y de leucocitos se observan en frotis teñidos con el granulosos en el tejido mieloide. Células normales de la médula ósea humana según métododeHastings.
,
TEJlDOS HEMOPOYETICOS: TEJIDO MIELOIDE
Fig. 12-9. Esquema en el cual se ilustra el desarrollodeleucocitos neutrófilos o polimorfonucleares. Los gránulos azurófilos (lisosomas) estánrepresentadosen color negro y los gránulosneutrófilos específicos como circulos blancos. Consultar descripción enel texto. (Bainton, D. F. Ullyot, J. L. y Farquhar, E. G . : J. Exp.Med., 134: 907, 1971.
MEDULA (desarrollo, 14 días)
mieloblasto
-TOTICO
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promielocito
(7.5 DIAS)
rnetarnielocito célula en banda polimorfonuclear madura SANGRE (transito, 112 6 horas)
TEJIDOS (funcibn,
es máspálidoqueel de l o s neutrófilos(lámina 11-1). La estructura fina de los gránulos se ilustró en la figura 11-6. Bainton y Farquhar han estudiado la formación de los gránulos y comprobaron que son de carácterlisosómico y sedesarrollan de manera semejante a los lisosomas en otras clasesde células.
Desarrollo de los basófilos AI formarse un leucocito basófilo el núcleo de un mielocitobasófiloexperimentamenoscambios que los que ocurren enIa formación deun neutrófilo y un eosinófilo. Pueden aparecer condensaciones irregulares,pero suele tornarsebilobulado. Como la cromatina sólo está parcialmente condensada, se tiñede color relativamentepálido. En cambio, los gránulos se tiñen muy intensamente y cuando están sobre el núcleo tienden a disminuirlo (lámina 12-1). Los gránulos del basófilo,adiferencia de los del eosinófilo y los gránulosazurófilos del neutrófilo,
d
l
a 2 días)
no son de carácter lisosómico. Como contienen heparina, cabe suponer que se desarrollan de manera semejantea los gránulossecretorios de otrasclases de célulasquesecretanglucosaminoglucanossulfatados.
FORMACION DE MONOCITOS Lo quepodría aprenderse con el MFacerca del origen y las etapas de formación de los monocitos, durantedeceniosse tornó dificil al advertir lo que podían ser todas las etapas de transición entre linfocitosmedianos y monocitosenfrotissanguíneos.Sin embargo,alemplearME y timidina marcadacon tritio, se comprobó que los monocitos y los linfocitos corresponden a dos linajes diferentes y, como se describeen la parte 1 de este capítulo, se demostró que los monocitos derivan de la UFC-C. Parece probableque laprimera etapa enla diferenciaciónde una UFC-C siguiendolalíneadel monocito entrañe
larlascon MF, comoocurrecon los granulocitos. Ya es bastante difícil diferenciar los monocitos maduroscon MF en frotisde células medulares. Las característicasde la estructurafinaquepermiten identificarlos se describieron en el capítulo 11 (pág. 32 7 ) .
ETAPAS DE LA FORMACION DE LOS LINFOCITOS EN EL TEJIDO MlELOlDE OBSERVADAS CON EL MF Como mencionamos, muchos linfocitos se forman en la médula ósea. Los linfocitos pequeños no captan timidina marcada porque no experimentan ciclos como tales. El hecho de que se marquen con el tiempo, sugiere que debe haber alguna célula progenitora en la médula ósea que experimenta mitosis y entoncescapta el elemento radiactivo,demodo que es heredado por su descendencia, los linfocitos pequeños. Se ha descrito una célula de esta indole con bases morfológicas en la médula ósea, y se ha llamado célula de transicidn; es algo más voluminosa que el linfocito pequeño. En consecuencia, parece probableque el linaje celularque participa enla formación de linfocitos enla médula del ratón sea Fig. 12-10. Micrografíí electrónica de una célula monocitoide. El como sigue: una célula progenitora con caracteristinúcteo tiene contorno irregular y revela cromatina condensada y ex- cas de linfocito mediano o algo mayor, prolifera, y tendida. El citoplasma contiene abundante5 ribosomas y albzlnas c1s- los descendientes se convierten por diferenciación en ternas de retículo endoplásmico rugoso (flechasi. También se advierlinfocitos pequeños que pronto salen de la médula ten algunas vesículas pálidaspequeñas.(Everett, N. B., y Per- ósea y son substituidos por nuevos que se forman kins, W. D. Hemopoietic stem cell migralion. Erz Cairnie, A. B., Lala, P. K., y Osmond, D. G . (dis): Stem Cells of Renewing Cell constantemente. Los linfocitospequeñosformados en la médula I’c>pulations NuevaYork,AcademicPress, 1976.) &ea de los mamíferos probablemente sean de tipo B. Entran en la sangre y son filtrados principalmente en el bazo, pero también en otras clases de tejido explicará enel formación de un miembro de una clase de célula que linfáticoexcepto el timo,comose Everrett y Perkins llamaron monocitoide (fig. 12-10), capítulo 13. En estos tejidos están disponibles para los antígenos específicos contra porque algunas de ellas, aunque relativamente indi- seractivadospor ferenciadas,poseencaracterísticas que sugieren las los cuales están programados para reaccionar. Estos células identificables observadas más adelante en la antígenos hacen que proliferen y se conviertan por línea de diferenciación monocítica. Sin embargo, diferenciaciónen células plasmáticas queelaboran el después de esta etapa temprana en la cual no es po- anticuerpos específicos como describiremos en sible la identificaciónneta,surgentipos celulares capítulo siguiente. llamados promonocitos y monoblastos; en este peMEGACARIOCITOS Y FORMACION riodo, al igual que en el anterior, las células pueden DE PLAQUETAS experimentar ciclos, pero algunas salen de ellos y se convierten por diferenciación en monocitos. Se conLos megacariocitos (gr. mega, grande; karyon, sidera que el monocito mismo es capaz de dividirse. Sin embargo, la timidina marcada es captada por lo núcleo; kytos, célula) recibeneste nombreporque que parecería ser el precursor inmediato del mono- son células voluminosas de núcleo grande (figs. 12-11 poliploidia, cito, pues aparecen monocitos marcados poco des- y 12-12). Estas últimas resultan de la figura 3-17. Además de pués que la médula ósea dispone de timidina marca- descrita en relación con posee da. Las etapas del desarrollo de los monocitos de la tenernúcleo voluminoso,unmegacariocito médula ósea noson lo bastanteclarospara vigi- abundante citoplasma (figs. 12-11 y 12-12). La fun-
TEJIDOS HEMOPOYETICOS:
TEIID0 MIELOIDE
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tosy perros jóvenes. En lafigura 12-13se muestra en blanco y negrosu dibujo originalde color. Observóquelosmegacariocitosa menudo emitían seudópodos citoplásmicos hacia los sinusoides de la médula ósea y además, que éstos se teñían de maneraidéntica quelas plaquetas, pueslos gránulos rojos quesalpicaban un seudópodoguardaban seme: janza con el granulómero de una plaqueta y que el restodela substancia de seudópodo seteñíaigual queel hialómeroplaquetario(fig. 12-13).Además, señaló que sólolosanimalesque poseen megacariocitostienenplaquetas. El punteado del citoplasma del megacariocito puede advertirse en la micrografía electrónica con pocoaumento delafigura 12-6, dondelacélula estámarcadaMeg. megacariocito Estudios con ME comprobaron quelas plaquetas Fig. l t l l . Microfotografía en la cual se advierte un megacariocito en realidadderivandel citoplasma de megacariocienun corte de médula ósea obtenida de un lactante. Las células de la tos. En 1957, Yamada describió cómo el citoplasma muestra son menos compactas que lo acostumbrado. Adviértanse las delos megacariocitos maduros essubdividido comgrandesdimensiones del megacariodto en comparacióncon lasdemáscélulaslibresdelamédula. En esteplano de corte se advierten pletamentepor un sistema anastomosado demembranas en muchoscompartimientos,cada unocon tres lóbulos y el núcleomultilobulado. su propiamembranalimitante. En primer lugar, el citoplasma se divide por la aparición extensa de vesículas membranosas dispuestas como se muestra en la figura 12-14. Las dimensiones de las regiones ción delacélulaes producir las plaquetas dela sangre, al liberar fragmentos de citoplasma que segregadas entre sí de esta manera correspondenen plaquetas. Las veentran enla circulación. En cortes demédula ósea númerosredondos a lasdelas teñidos con H yE los megacariocitos son mucho sículasindividuales sefusionanconlasadyacentes y también con invaginaciones de la mayores que cualquier otra célula de la médula ósea (fig.12-14) (figs.12-4 y 12-11). El núcleoestá teñidodeazul obscuro con la hematoxilina; puede ser ovoide o lobulado. Un megacariocito con núcleo lobulado puede parecercon el enfoquequeseexaminapor vez primera un célula multinucleada. Sin embargo, al enfocarcuidadosamente el microscopioseobserva que lo que parecensernúcleosseparados en realidadestánunidos entre sí. La única célula con la cual a veces se confunde un megacariocito esun osteoclasto,célula igualmente voluminosa que amenudo se observa en superficies óseas (fig. 15-26). Sin embargo, al enfocar el microscopiohaciaarribay hacia abajo puede advertirse que lososteoclastos son multinucleados con núcleos separados. Así pues, si bienlos osteoclastos y los megacariocitos suelen podersediferenciarporquelosprimeros se observan en la superficie del hueso, enfocar el microscopio en los núcleos permite que los osteoclastosque al parecerestándentro delamédula ósea sedistinguendelos megacariocitos. Formación de plaquetas. En 1906, Wrightdescubrió elorigende las plaquetas. Ideó un colorante especial (variación delamezcladeazulde metileno Fig. 12-12. Microfotografía en lacualseilustraelaspectode un policromoyeosina)yloempleópara teñir cortes megacariocito en frotis teñido de células de médula ósea. Se aprecia delgadosdelamédula ósea, particularmente de ga- elaspectodelnúcleomultilobulado.
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TEllDOS DEL CUEIIPO
Fig. 12-14. Esquemaen el cual se ilustran l a s hilerasdevesículas observadas en micrografías electrónicas de megacariocitos maduros a lo largode l a s cuales el citoplasma se separará en plaquetas. Fig. 12-13. Versión en blanco y negro de una de las ilustraciones de color de Wright de un megacariocito que forma plaquetas en un corte de médula ósea de gato joven, teñido con el colorante especial de Wright. Se advierte un seudópodo que se extiende a través de un vaso sanguíneo de pared delgada (sinusoide) en el úngulo inferior deJ. H.: J . Morphol., recho y queliberadosplaquetas.(Wright, 21:263, 1971.)
membranacelular, demodoqueel citoplasma se observa lleno de conductos plaqueturios de separación anastomosados (fig. 12-15) y cada plaqueta futuraquedarodeadapormembrana. Enunció que por estemecanismo las plaquetas,cadauna con membrana limitante, podían separarse del megacariocito y seguir cubiertas de membrana. No es fácil imaginar,apartirde los conos, un procesotancomplejocomo la formacióndeplaquetas. Para investigar el asunto directamente, Cormack observó la formación de plaquetas por megacariocitos vivientes en cultivo de plasma valiéndose de cinemicrografíaperiódica. En estascircunstancias, los megacariocitos pasan en primer lugar por una etapa ameboide activa con formación y retracción de seudópodos y después pueden fragmentarse progresivamenteparaproducirunanubedefragmentos activos de las dimensiones de plaquetas. Sin embargo, si los megacariocitos se adhieren a una superficie como la del recipiente de cultivo, se extienden (fig. 12-16) y emiten y retraen activamente seudópodos(fig. 12-16B, C). Partes de éstos pueden despegarse de las células (abajo, derecha en la fig.
12-168)ytenervidaindependiente. Las micrografías electrónicas con barrido en el interior de los sinusoides de la médula ósea (como las de Becker y De Bruyn) muestran estructuras llamadas prolongaciones proplaquetarias (listones plaquetarios) que se extienden de los megacariocitos a la luz de los sinusoides.Tambiénpuedenformarselistones deplaquetas in vitro en la periferia de megacariocitos adherentes (un listón plaquetario se indica por flechas en la fig. 12-16C). Los segmentos semejantes a cuentas en los listones formados in vitro tienen las mismas dimensiones que las plaquetas libres y muestranmovimiento. Las plaquetaspuedensepararsepor gemación, unascuantasa la vez, de la punta de los seudópodos de megacariocitos no adherentes. Después de la liberación de las plaquetas in vitro, sólo queda un resto inactivo del megacariocito que contiene pocomásque el núcleo multilobulado. Normalmenteesfagocitadoporunmacrófago. La liberación de plaquetas parece ser el fin último de la célula. Durante la vida, algunas plaquetas probablemente sean liberadas unas pocas a la vez de la punta de los seudópodos o de listones plaquetarios, pero la mayoría se formaría terminalmente por fragmentación de todo el citoplasma. Formación y maduracióndemegacariocitos. Los megacariocitossoncélulasterminalesqueexperimentan mitosis sin separaciónde los cromosomas hijos en núcleos separados, por lo cual hay núcleo
TEIIDOS HEMOPOYETICOS: TEJIDO MlELOlDE
Fig. 12-15. Micrografíaelectrónica de parte deun megacariocito dela médulaósea del ratón, en la que se aprecia lasubdivisióndel citoplasma por una red de conductos. Estos conductos de separación plaquetaria (marcados PDC) se originan por fusión devesículas d s pequeñas como se ilustra en la figura 12-14 y se continúan con la superficie celular. Las plaquetas se forman cuando l o s fragmentos de ciy seliberan hacia la circulación. toplasma sedespegandelacélula También se observa parte del núcleo multilobulado (N). (Cortesía de V. Kalnins.)
poliploide multilobulado. El tipo de célula progenitora que origina colonias de megacariocitosin vitro, se llama UFC-M. La forma en que este progenitor nace de la célula madre mieloide se muestra en la figura 12-3. El gran aumento de las dimensiones del núcleo dependede la ploidia creciente comopreludiopara la maduración del citoplasma que permite a la célula efectuar la función especial de producir plaquetas. Fig. 12-16. Microfotografías periódicasquemuestrantresetapas en la formacih de plaquetas por un megacariocito del ratón (contraste de fase). Las primeras tres microfotografías ( X 2 OOO) ilustran etapas enla formación de seudópodos y del listón plaquetals flechas en C) en la periferia deun megacariocito no (indicado pora maduro (adviértase el núcleo multilobulado a laizquierdadel centro en A y el citoplasma granuloso). U listónplaquetario C ) contiene dos segmentos semejantes a cuentas, ovoids y de aproximadamente 4 p m de longitud, l a s dimensionesdeuna plaqueta. Estos segmentos finalmente sedesprenderán y alejarán del cuerpo del megacariocito. El mismomegacariocito se observa en etapaulterior D)conmenor amplificación. La flecha en el Úngulo superior izquierdo en D)indica otro grupo de plaquetas recién formadas. (Tomado del trabajo de D. H. Cormack.)
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Como mencionamos a propósito de las plaquetas en el capítulo 11, se sabeque la producciónplaquetariapormegacariocitos la estimulaunfactor humoral, el cual probablemente estimule la maduración plaquetaria.
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Tejido linfático
Los tejidos hemopoyéticos(queforman células sanguíneas) representan una clase especial de tejido conectivo y son de dos clases, 1) mieloide, que explicamos en el capítulo 12, y 2) linfútico, al que nos referimos en este capítulo. Algunas consideraciones generales. El tejido linfático se presenta en cuatro formas; explicaremos cuáles son y por qué todas ellas se llaman tejido linfático. Se recordará que el líquido corporal llamado linfa se origina del exceso de líquido tisular formado a partir de los capilares (fig. 8-6), y que drena de la sustancia intercelular en sitios donde se forma debido a que se filtran en capilareslinfáticosciegos, donde se llama linfa. Estos capilares linfáticos se introducen enel cuerpo y al hacerlo los de diversos sitios se unen para formar vasos linfáticos de mayor calibre (llamados linfáticos) de diversos órdenes. En segundo lugar, se observó por disecciones anatómicas que había pequeñas estructuras encapsuladas de tejido distribuidas en el trayeco de estos vasos linfáticos, a menudo en sitios particulares llamados ganglios linfáticos. Algunos estudios comprobaron que losvasoslinfáticosentran en las superficies convexas(fig. 13-11) y salen por las cóncavas, de modo que la linfaatraviesa los ganglios hasta su destino último, que es la sangre. Al llegar a su destino, todos losvasoslinfáticos seunen para formar dos troncos principales, llamados conducto torúcico y gran vena linfútica. Ambos vasos vacían constantemente su contenido de linfa enel lado venoso del sistema circulatorio en el cual desembocan. Por ello, todo exceso de líquido tisular formado enel cuerpo vuelve a l a sangre y al hacerlo pasa a través de los ganglios linfáticos.
En segundo lugar, el MF demostró que los ganglios linfáticos poseían gran cantidad de células que en estado normal se presentan en la linfa y por lo cual se han llamado linfocitos. Por ser tan abundantes en ganglios linfáticos, se supuso que estos eran el sitio donde se producían los linfocitos y , en consecuencia, el tejido linfático se clasificó como tejido hemopoyético. Pero dado que hay dos órganos adicionales, el timo y el bazo, que presentan abundancia de linfocitos y también se consideraba que los producían, particularmente los que se presentan en la sangre, el timo y el bazo también se han clasificado como parte dela división linfática del tejido hemopoyético, aunque estos órganos se caracterizan (cosa curiosa) porque no desembocan vasoslinfáticos en ellos. Así pues, lo que llegó aconocerse como división linfática del tejidohemopoyético del cuerpo consisten en lo siguiente: 1) ganglio linfático, 2 ) timo y 3) bazo. Además, como se descubrió que en varias regiones del cuerpo había pequeños conglomerados no encapsuladosdelinfocitos situados en el tejido conectivo laxo, éstos también se consideraron una cuarta parte del tejido linfático de la economía. Así, se suponía que el tejidolinfático eratejidohemopoyético enel cual se formaban las células hemáticas llamadas linfocitos, porque se presentaba en la linfa que había pasado por los ganglios linfáticos. Al ahondar un poco, el lector se percatará de que aunque la histología tiene 160 años de antigüedad, durante 140 de ellos permaneció enel misterio uno .de los tipos más abundantes de células en el cuerpo. Sin embargo, en los dos últimos decenios ha sido tal el continuoacopio de conocimientosacerca de estas células y el papel del tejidolinfático que se
necesitarían ahora muchas obras para describir todo 10 que se sabe. Una de las cosasque se descubrió (relacionadaconloanterior) es quehaydos tipos de linfocitos; a saber linfocitos T que se originan en el timoy linfocitos B que en el ser humano nacen no en el tejidolinfático sino en el mieloide. Ello causaalgodeconfusión en cuanto a la nociónde que el tejido linfático es la división del tejido hemopoyético que origina los linfocitos del cuerpo, pero tendremos que acostumbrarnos a ello. Importancia de la distribución del tejido linfático. Aunque casi todoloimportante acerca del tejido linfático se ha precisado en fecha relativamente reciente,siguerigiendounacaracterísticaprecisada hace largo tiempo. El descubrimiento de que la linfa de todas las regiones del cuerpopasaporganglios linfáticos antes de volver a la corriente circulatoria sugirióque los ganglios linfhticos pudieran actuar corno filtros para eliminar partículas o substancias extrafias de la linfa antes de llegar a la sangre. Esta sospecha se justificó al descubrir, por ejemplo, que los ganglioslinfáticosque drenaban la linfa de los pulmonesdemineros de carbóndehullaprácticamente se llenaban de partículas de polvo de carbón. Otrospolvosmás perjudiciales se descubrieron en los ganglios en individuos que aspiraban aire contaminado. Otra característicadelosganglioslinfáticos se tornó patente en individuos que presentaban cáncer (cap. 6), pues se descubrió que las células de una neoplasia maligna primaria con el tiempo a menudo llegaban a los linfáticos y entonces eran filtradaspor los ganglioslinfáticos,dondepodían establecerneoplasiasmalignassecundariasllamadas metústasis (gr. meta, másallá; stasis, fijar).También se advirtió que los ganglios linfáticos a lo largo de los vasos linfáticos que drenaban sitios de infección a menudo se tornaban hinchados y a veces con infección secundaria, lo cualsugirióquefiltraban, por ejemplo, bacterias de la linfa y de esta manera impedían que llegaran a la corriente sanguínea (ulteriormente se descubrióque lo queocurreen los ganglios Iinfáticos en estas circunstancias es mucho más complicado, como explicaremos). También se advirtióque el bazo teníauna funcióndefiltro semejante para la sangre. Todos los dias pasan grandes volúmenes de sangre por esta viscera. Se ha apreciado, por ejemplo, que en enfermedades en las cuales los eritrocitos tienen vida menor que la acostumbrada, el pigmento que posee hierro resultante de la destrucción de hemoglobina se acumulaba en el bazo, por lo cual se aceptó que una función importante de esta víscera era actuar como cementerioperpetuoparaeritrocitosgastados. Sin embargo, la función de filtración de los ganglios lin-
fáticos y el bazo no es efectuada por linfocitos sino por los macrófagos, como describiremos en breve.
EVOLUCION DE LOS CONOCIMIENTOS ACERCA DE LOS LINFOCITOS Descubrimiento de la recirculacióndelinfocitos. ’Cuando Yoffey y colaboradores contaron los linfocitos transportadospor el conductotorácicohacia l a sangre en animales de laboratorio, descubrieron que se añadía un número enorme de linfocitos a la sangrecadadíadesde el conductotorácico,tantos queenrealidadseríaimposiblequepermanecieran en la corrientecirculatoriasinquesunúmeroaumentararápidamente,pero el número permanecía relativamente constante. Se planteó la incógnita de por qué ocurría lo anterior. Inicialmente se consideró que como los linfocitos eran móviles, podían emigrar constantemente de los vasos sanguíneos de pequeño calibre hacia los tejidos,inclusoatravés del epitelio del intestino para llegar a la luz del mismo. Además, se suponía en general, que su vida era breve, de modo que después de entrar en los tejidos la mayor parte morirían, como los quepasabanalintestino. Sin embargo,en 1959 Gowans demostró que si la linfa (con los linfocitos) se drenaba constantemente del conducto torácico, los linfocitos en la linfa disminuirían gradualmentedenúmero.Hasta entonces, se suponíaque todosestoslinfocitoshabíansidoneoformados en los ganglios linfáticos por los cuales drenaba la linfa. Sin embargo, de ser cierto lo anterior, su númeronodeberíahaberdisminuido. Los experimentos de Gowans indicaron que los linfocitosen la linfa debían proceder de otra fuente. La explicación más verosímil fue que pasaban a la linfa desde la sangre. El autor comprobó lo anterior al demostrar que si inyectaba los linfocitos juntados en el conducto torácico de nuevo en la sangre, el número en la linfa del conductotorácicovolvíaa cifras normales. En consecuencia, los linfocitos pasan de la sangre a la linfa; lo hacen en los ganglioslinfáticos, como lo describiremos en detalle más adelante. Los linfocitos recirculan mas o menos continuamente de la sangre a la linfa tras pasar por los ganglios linfáticos; después son transportados por el conducto torácicoy la granvena linfáticade nuevo hacia la sangre, y de aquí a vasos sanguíneos y ganglios linfáticos, en los que se introducenparavolvera la linfa, y así sucesivamente. Hasta demostrar la recirculación, se suponía que los linfocitos tenían vida muy breve. AI descubrir la recirculación, se puso en duda esta suposición. Para entonces habíamarcadoresradiactivos,demodo
TEllDO LINFATIC‘O
quepodía investigarse la vida de los linfocitos al marcar los neoformados con timidinatritiada, ello exigió experimentos algo más complicados, pero se comprobó que algunos linfocitostienenvida duradera (varía la duración) y que muchos de estos linfocitos circulan una y otra vez entre la linfa y la sangre. Cómo se comprobó que los linfocitos son células inmunológicamentecompetentes. Es posiblecruzar ratones,ratas y otros animalesde laboratoriocon vidaadecuadamentebreveporapareamientos de hermanoahermanadurante t,antas generaciones quepara fines prácticos los animalesdelascepas endogámicas tengan exactamente los mismos genes. En consecuencia, las proteínas formadas en el cuerpo son semejantes. Cuando algún tejido, por ejemplo, la piel se trasplanta de un animal a otro de la misma cepa endogámica, la piel trasplantada carece de antígenos extraños para el animal que la recibe, por lo cual el injerto ”prende” y fácilmente se convierte en parte del huésped. En segundo lugar, si un animaldeunacepaendogámica se aparea con otro que pertenece a una cepa endogámica diferente, los descendientes(llamadoshíbridos F, donde F, indica la primera generación filial, del latín filius, hijo; filia, hija) obtendrán la mitad de los genes de la madre y la mitad del padre. Dado que cada célula del cuerpo posee un conjunto de cromosomas de la madre y otro conjunto del padre, los híbridos F, heredanlos genes que rigen la síntesis deproteínas estructurales y enzimáticas de los dos progenitores. Estos genes,claroestá, rigen la formacióndelos mismoscomponentesmacromolecularesen los híbridos F, que en la madre o el padre. Por ello, un trasplante de tejido de un progenitor a un híbrido F, no contiene componentes macromoleculares diferentes de los queya posee el híbrido.Dichodeotra manera, las sustancias macromoleculares, como las proteínas, de la madre o padre de un híbrido F no serían antigénicas para é1 mismo. (Este enunciado es valedero sólo para animales endogámicos y no para los apareados aleatoriamente, como el ser humano.) _F, no encuentra Pero,aunquecualquierhíbrido algoantigénico en un trasplante del padre O de la madre,cualquier céluladeltrasplantesusceptible de reaccionar inmunológicamente pudiera encontrar antigenos en el huésped híbrido y reaccionar contra ellos. Por ejemplo: si el trasplantese hiciera de] padre de un híbrido F, aéste,todaslas células inmunológicamente competentes en el trasplante que, claroestá,derivarían del padre,encontrarían algunasdelasproteínasderivadasde la madre del híbridosuficientementediferentesparareaccionar contra ellas. Así, si bien un híbrido F,, derivado de
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entrecruzamiento de dos cepas puras, no encontraraantígenos en un injertopracticado en el mismo proveniente del padre o de la madre, las células inmunológicamente competentes en el injerto pudiera encontrar antígenos en el huésped y reaccionarinmunológicamentecontra ellos. Esto se llamareacción de injerto contrahuésped. Haydatos de que esta reacción ocurre cuando el tejido paterno se injerta en híbridos F, jóvenes porque éstos no crecen y quedan enanos. Otra fase u otro tipo de la reacción de injerto contra huésped, que ocurre en híbridos F, mayores, esla llamada”enfermedaddedesgaste”; sueleser mortal. Surge la pregunta,claroestá,de qué clases de células en el injerto eran inmunológicamente competentes y reaccionaron contra el huésped. Con el objeto de descubrir si los linfocitos eran las células que causaban la reacción deinjerto contra huésped, Gowans, en los primeros años del deceniode 1960, obtuvo linfocitos de la linfa del conducto torácicodepadres o madres de ratas híbridas y los inyectó en los híbridos. Descubrió que causabanenfermedadagotadora.Además, si estos linfocitos se inyectabanenhíbridos F, jóvenes, aparecía enanismo (fig. 13-1).Así, se comprobó que los linfocitossonlascélulas que pueden reconocer
Fig. 13-1. Fotografías de dos ratones híbridos F, de 13 días de edad, de la misma camada, resultante de aparear un ratón de una cepa endogámicacon el de otra cepaendogárnica. El ratón de la izquierdaes un ”enano”.Entérminosde un día del nacimiento recibió 1 X ,O7 células esplénicas de un ratón de una de las cepas progenitoras.
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TEjlllOs DEL CUERPO Fig. 13-2. Micrografía electrónica de un linfocito activado. Esta célula seobtuvo del bazodeun ratón radiado inyectado con linfocitos pequeños de rata. Adviértase que los ribosomas son abundantes en el cinturón ancho del citoplasma pero no hay retículo endoplbmico rugoso.(Cortesia de J . Gowans.)
antígenosextraños y reaccionarinmunológicamente conellas.Parahacer lo anterior, debenexperimentaralgunoscambios;Gowans, y Gowans y McGregor, descubrieron que en circunstancias como las descritas los linfocitos pequeños se convierten en células más voluminosas con abundantes ribosomas libres en el citoplasma(fig. 13-2). El contenidode RNA citoplásmico es lo bastante extenso para tornarbasófilo alcitoplasma. Estos linfocitos más grandespuedendividirserepetidamente.Además, Nowell comprobó que al añadir una sustancia Ilamada fitohewagfutinina (FHA) a cultivos de leucocitos, los linfocitospequeños eran estimulados en el cultivo para convertirse en células más grandes que se dividían. La clase de células en la que se convierten los linfocitos pequeños in vitro en estas circunstancias es semejante a las células grandes descubiertas in vivo que acabamos de describir (ilustradas en la fig. 13-2). Llamaremosa ambas clases linfocitos activados. También se ha usado el nombre de "célulablasto"para el mismotipocelular, porqueal igual queuna célula embrionaria, genera células adicionales. Sin embargo, el nombre de "célula blasto" tiene una connotación particular para el hematólogo que trata pacientes de leucemia, por lo cual conviene evitarla en el contexto actual. También se ha dado el nombre de "linfoblasto" a esta clase de célula, pero data de los días en que los linfocitos pequeños se consideraban producto de los linfoblastos y nolas células delas cuales podíanformarse los
blastos, por lo cual su empleo motivaría confusión. En consecuencia, está indicado otro nombre; es de uso corriente el "inmunoblasto", pero quizá sugiera másconocimientos de los quepuedenobtenerse exclusivamente por requisitos morfológicos. En consecuencia, llamaremos a estas células linfocitos activados, nombre suficientemente descriptivo para ser útil y al propio tiempo lo bastante no comprometedor para evitar inexactitudes y, además, lo suficientemente distinto de palabras antes usadas para no motivar confusión. En seguida se descubrióque si losleucocitos de dos individuos no relacionados se mezclaban en cultivo,muchosde ellos crecerían y se dividiríansin añadir fitohemaglutinina. Ello se llamó reacción de linfocitos mezclados, y dependió de que los linfocitos de cada individuo hallaban antigénicos a los del otro. Se descubrió que cuando se mezclaban linfocitos de gemelos idénticos no ocurrían mitosis a menosque se añadierafitohemaglutinina. En consecuencia, se comprobó que loslinfocitos en cultivo de células podían ser estimulados, por lo menos en ocasiones, paraaumentar dimensiones y dividirse (eran activados) si se exponían a antígenos. De esta manera, la noción que se sostuvo durante casi todo el siglo XX, que los linfocitos eran las células terminales de una línea, por último murió y fue enterrada. En cambio, cuando se exponen adecuadamente al antigen0 apropiado, los linfocitos son activados y producen células descendientes.
TEIID0 LINFATIC0
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ciente se comprobó que las primeras derivan de los segundos. Cuando los linfocitos B que se alojan en los tejidoslinfáticossonactivadospor el primer contacto con un antígeno dado, proliferan y se diferencian; ello se llama reacción inmunitaria primaria, y durante su curso algunos se convierten en productores de anticuerpos. Los más activos en esta reacción se transforman en célulasplasmáticascaracterísticas (figs. 9-18 y 9-19). Cuandoocurre lo anterior, puedenidentificarsefácilmente por la abundancia de retículo endoplásmico rugoso y aparato de Golgi destacado (fig. 9-20). Sin embargo, los linfocitos B activados que aún no han alcanzado esta etapa de desarrollotambiénpuedenproduciralgo de anticuerpo. No todos los linfocitos B activados se convierten en productores activos de anticuerpos, pues algunos vuelven a adquirir el aspecto de linfocitos pequeños noactivados. Estos adiferenciade los linfocitos B en la sangre periférica, que tienen vida breve, éstos pueden permanecer en el tejido linfático largo tiemPO. Se llaman células B de memoria porque son descendientesde los linfocitos B quefueronactivados por un antígeno particular y, por así decirlo, están en espera de que vuelva el mismo antígeno y, si lo hace, inmediatamente reaccionan a éI. Además, estas células pueden proliferar y de esta manera conservar, incluso aumentar su número, de modo que hay suficientes para alcanzar producción inmediata y extensa de anticuerpos contra el antigeno si vuelven aexponerseaél. Esta clase de reacciónsellama LAS DOS CLASES PRINCIPALES DE reacciónsecundaria. Difiere de la primariaúnicaLINFOCITOS PEQUEÑOS mente por ser más rápida y extensa. Las dosdiferenciasentre las reaccionessecundariayprimaria En el último decenio se demostró que hay dos cla- pueden explicarse porque hay más linfocitos B que ses principales de linfocitos pequeños. Los derivados reaccionana un antígeno dado en las secundarias. de la bolsa de Fabricio en pollos y de médula ósea Despuésde la respuesta inicial (primaria) todas las enmamíferos se llama linfocitos B. Los de la se- reaccionesulterioresalmismoantigenoson secungunda, derivados del timo, se denominan linfocitos darias. T. Unos y otros desempeñan dos tipos diferentes de Ahora debemosexplicar ¿porquéhay reacción reacciones inmunitarias, la producción de anticuerprimariaa un antígeno?¿Cómo reconoce un antíp o s y las que se llaman reacciones mediadas por cé- geno a los linfocitos B? ¿Cómo puede un linfocito B lulas (que entrañan contacto directo entre los linfo- reconocer un antigeno particular si no tiene memocitos T y las células a las que encuentran extrañas y ria del mismo? por elloantigénicas). Los dostipossonindispensables para la viabilidad del huésped. los linfocitos B ( y también los T) ya están programados para reaccionar sólo ante un antígeno cuando se forman? LINFOCITOS B COMO ORIGEN DE LAS CELULASPLASMATICAS Una vez comprobado que los linfocitos podían reaccionarconantígenos,unaincógnitainteresante Si bien se conocen desde hace largo tiempo las cé- recibiómucha atención. Al explicarla,primerodelulas plasmáticas y los linfocitos,sólo en fecha re- bemos estudiar los linfocitos B . La pregunta era si Los nuevos datos acerca de los linfocitos no cesaron aquí. Por ejemplo: se descubrió que cuando,los linfocitos de un animal donador que había recibido un antígeno particular se transferían a un huésped que había recibido radiación suficiente para cesar la proliferación de las células inmunológicamente competentes del animal, éste presentaba reacción de anticuerpo al exponerse al antigeno aunque no lo hubiese recibido antes. Además, estarespuesta se caracterizaba por producción amplificada de anticuerpos y era de comienzo r6pido. Ello comprobó que, como respuesta al antígeno, se producía nueva descen denciadecélulas. El hechodeque el númerode estascélulastransferidas aumentabaalvolvera exponerse al antígeno demostró que las células reactivasalantígenotenían la capacidaddeproliferar como respuesta al mismo, y el hecho de que adquirieran las características de células plasmáticas y se tornaran capaces de producir anticuerpo específico demostró que experimentaban diferenciación. Experimentos semejantes en los cuales sólo se transfirió unacélulafuncionalaunhuéspedsometidoa radiacióngeneraronreaccióninmunitariacompleta; además, la células podían transferirse repetidamente y seguían produciendo reacciones inmunitarias. Ello comprobó que la célula progenitora y su descendencia formaban clonos de células idénticas como respuestaalantígeno. En estosexperimentos se descubrió inicialmente la colaboración entre los linfocitos derivados del timo y los derivados de la médula ósea, como explicaremos.
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TEIIDOS DEL CUERPO
un linfocito B virgen (un linfocito B nacido de una célula precursora que no había tenido contacto con algún antígeno) tenía la potencialidad de reaccionar con el primer antígeno que encuentra y formar células plasmáticas que producen el anticuerpo específicocapaces dereaccionarcon el antigenodeterminado.Dicho de otramanera, la pregunta essi un antígenopuedehacerqueunlinfocito B virgen se convierta por diferenciación en células plasmáticas que producen el anticuerpo específico para el antígeno. Esta noción, aceptada ampliamente en un principio, sugeriría que los linfocitos B vírgenes no están comprometidos, sino son células competentes de tan gran potencialidad que pueden ser inducidasparadesarrollarsesiguiendounavíaespecializadadediferenciación por el primerantigeno queencuentran. La nociónqueactualmente tiene aceptación general, es que los linfocitos B vírgenes no nacentodosiguales: en cambio,cadaunoestá programado de modo que sólo reaccionará ante un antígeno particular. Dónde son programados los linfocitos. Según la noción bosquejada, los linfocitos B son programdos en el ser humano al formarse en el tejido mieloide. Los linfocitos T se forman y programan en la corteza del timo. La noción deque los linfocitosson programados antes de entrar en la circulación es importante,pues significa quetodosloslinfocitos (fuerade los dossitiosdondesonprogramados) aunque tengan aspecto semejante están especialmente programadosparareaccionaraunantígeno determinadoy,en esta medida,son células muy especializadas. Además, tienen la facultad de ser activadosydeproducirmás linfocitos con el mismo programa y estas células descendientes son las que causan la memoriainmunológica si persiten en el cuerpo.Como los linfocitosvírgenes B y T en el cuerporepresentanunaampliagamade linfocitos ya programados para reaccionar con antígenos particulares,siempre hay por lo menosalgunosenla población general que están programados para reaccionar con un antígeno en caso de que éste entre en el cuerpo. Si el antígeno lo hace, los escasos linfocitos pueden multiplicarse rápidamente. Cómo se programan los linfocitos B
Estructura de una molécula de anticuerpo Para comprender cómo son programados los linfocitos B de modo que en su población siempre hay uno o más ya especializados para producir un anticuerpo específico de cualquier antígeno imaginable que entre en el cuerpo, debe explicarse brevemente
la estructuradeunamoléculadeanticuerpoy lo que rige su especialidad. Una molécula de anticuerpo consiste en cuatro cadenas de polipéptidos; dos soncadenaspesadasidénticasylasotrasdosson cadenasligerasidénticas. Cadacadena consiste en aminoácidos;laspesadas poseen másaminoácidos que las ligeras. La molécula es simétrica y en forma de Y. El tallo de l a Y consiste en partes de las dos cadenas pesadas. Los brazos están formados por el resto de una cadena pesada y al lado una ligera. En cadamoléculadeanticuerpo haydos sitios idénticos que pueden combinarse con antígeno; están en los extremos libres de los brazos de la Y. En consecuencia, cada sitio de combinación de antígeno (reconocimientodeantígeno)estáformadopor el extremo de una cadena pesada y el extremo de una cadenaligera. La especificidad delanticuerpopara un antígenodeterminadoresideenestossitiosde combinación y es regida por las sucesiones particulares de aminoácios en los extremos de las cadenas ligera ypesada. Las variaciones en la sucesiónde aminoácidoentre las moléculas deanticuerpode distintas especificidades se limitan a las regiones de las cadenasqueincluyen los extremos. En consecuencia,estaparte de la molécula se llama región variable. El resto de lascadenas ligeras ypesadas tiene sucesiones constantes de aminoácidos y forma la región constante de la molécula. Como que ocurre en todas las proteínas, las sucesiones deaminoácidosdelasregionesconstantey variable de las moléculas de anticuerpo son regidas por genes estructurales. Los genes que rigen la asociacióndeaminoácidos en la región variableconfieren tal diversidada las moléculasdeanticuerpo que son potencialmente capacesdereaccionar con prácticamente todos los antígenos con los cuales POdamosponernosalguna vez en contacto. Para 10s interesados en cómo se logra lo anterior, explicaremos la base de esta diversidad. Base genéticadela diversidad de los anticuerpos. Las sucesiones de aminoácidos de las moléculas de anticuerpos (llamadas más comúnmente inmunoglobulinas) con diferentes especificidades, que
desde luego son elaboradas por distintas células productoras de anticuerpo, varían únicamente en la región de lamolécula que se combinacon antígenos. El resto de ella es elaborada por diferentes células que forman anticuerpos, pero siempre es igual. Ello sugiere que los genes que cifran la parte constante de las moléculas de anticuerpos pueden haber nacido d e u n solo gen primitivo que durante la evolución experimentó duplicación. El hecho de que los marcadores genéticos en esta región s e hereden por u n mecanismo mendeliano sencillo indican que hay u n solo conjunto de estos genes que
'TEIID0 L I N F A T I C 0
clfran la región constantede las moléculas deinmunoglobulina. Sin embargo, parece haber cierto número de genes que cifran la región variable de la molécula de inmunoglDbulina. Se sabe que cada cadena de polipéptldo es sintetizada como una unidad ÚniCa por IO Cual los genes de los cuales dependen las regiones variable y constantede la molécula,dealgunamaneradeben unir su acclónantes quepuedan cifrar una cadena completa de polipéptido. Sin embargo, estudios de herencia demuestran que hay mezcla entre los genes que cifran las regiones variable y constante, de modo que ello debe ocurrir antes que se efectúe la combinación. La hipótesis más aceptada de cómo se produce la diversidad de anticuerpos es que hay desde aproximadamente 50 hasta varios centenares de genes que cifran la regiónvariabledelamoléculadeinmunoglobulina, los cuales se heredarían a través de las células germinativas. Por recombinación, serían capaces de originar una gran diversidad de especificidades potenciales de anticuerpo, lo cualexplicará las centenasdemillares de distintas especificidades de anticuerpo que residen en los diferentes linfocitos de cada individuo. Esta hipótesis sería compatlble con la observación de que algunas cepas de animales heredan, por mecanismo mendelianosencillo, una inestabilidadparareaccionara determinados antígenos de síntesis o virales como si se necesitaran genes particulares maternos o paternos para producirciertasespecificidades de anticuerpo. Ello también explicaría por qué las sucesiones de aminoácidos pueden variar en distintos anticuerpos para el mismo individuo, en algunos casos por un solo aminoácido, como si las diferenclasnacieran de mutación en las células somáticas. De esta manera, cada progenitor de linfocito B estaría comprometido para expresar un gen que cifra la región variable de una cadena ligera y un gen que cifra la región variable de una cadena pesada. Estos dos genes participarían con los genes de los cuales depende la composición de la regiónconstantede la molécula de modo que en combinación cifrarían las moléculas de lnmunoglobulinadeuna especificidadparticular(esto es, capaces de combinarse con moléculas antigénicas de una configuración determinada), En el desarrollo de los linfocitos 6 depende del azar cuál de los genes que rigen la sucesión de aminoácidosen las regiones varlables de las cadenas ligera y pesada se combinan con los genes que cifran la composición de la región constante de la molécula. Esta combinación aleatoria genera tantas clases diferentes de sitios de reconocimiento de antígeno en las regiones variables de las moléculas de inmunoglobulina que entre la población de linfocitos B siempre hay por lo menos algunas que elaboran moléculasdeinmunoglobulina con sitios de combinación que se adaptan a moléculas de cualquier antígeno que pudiera entrar en el cuerpo,
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focito B sigue estando comprometido para producir moléculas de inmunoglobulina de la misma especificidad. En consecuencia, la célula se llama linfocito B programado. El encuentro con un antígeno de esa especificidaJ ( y exclusivamente de ella) activará al linfocito. Además, todas las células del clono que se forman a partirdelmismoestaránidénticamente de programadas y porelloproduciránmoléculas anticuerpo de la misma especificidad. Cada linfocito B, después de ser programado pero antes que é1 o s u descendencia se conviertan e n células plasmáticas elaboradoras de anticuerpo plenamente desarrolladas, produce un poco de l a inmunoglobulina específica para la cual está programado de m o d o q u e se presenta e n pequeñas porciones en l a superficie. Estas regiones diminutas de la superficie de la inmunoglobulina se llaman sitios de reconocimiento o receptores de superficie, y p o r v i r t u d de ellos un linfocito B reconoce a l antigeno particular; para el cual está programado para reaccionar. El encuentro entre el antigeno y el receptor específicos (en circunstancias que después explicaremos) accausa tiva a ese linfocito B enparticular,locual amplificaciónclonal y diferenciación q u e originan formación de una población de células que elaboran anticuerpo de la especificidad adecuada.
Activación de linfocitos B y factor auxiliar de T Para que un linfocito
B
sea activado se necesitan
dos sefiales. La primera es el contacto del antígeno apropiado con los receptores de inmunoglobulina en la superficie del linfocito B como antes explicamos. L a segunda señal exige colaboración de linfocitos T, porque incluso cuando el antígeno apropiado se pone e n contacto con el linfocito B, no ocurre activación a menos que colaboren linfocitos T. Por este motivo, la mayor parte de los antígenos que activan los linfocitos B se llaman antigenos dependientes del
timo.
En segundo lugar, para que un linfocito T pueda ayudar en la activación de un linfocito B, el primer o también debe estar programado para reaccionar específicamente conelantigenoparticularque se combina con los receptores de superficie del linfocito B al cual va a auxiliar. Al combinarse el antígeno con los receptoresdesuperficie de un linfocito T programado para reaccionar con el antígeno particular,ellinfocito T libera lo que se llama factor auxiliarde T, que de alguna manera debe ponerse en contacto con el linfocito B a cuyos receptores de Linfocitos B programados superficie se unirá específicamente el antígeno determinado. El linfocito B es activado con la llegada del Una vez establecida una combinación particular de genes, aunque ello ocuira aleatoriamente, el lin- factor auxiliar de T y del antígeno.
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TE\lDOS DEL CUERPO
Si un antígeno del tipodependiente del timo se combinara con los receptores de superficie de inmunoglobulina de los linfocitos B, en ausencia del factorauxiliarde T nocomenzaría la producciónde anticuerpo contra el antígeno.
LINFOCITOS T Los linfocitos T se originanen el timoyson programadosallí. La mayoría tienen largaviday circulanuna y otra vez en la sangre y la linfa de modoquequedanampliamenteexpuestosatodo antígeno que pudiera presentarse en cualquier sitio del cuerpo. Al igual que los linfocitos B, cada linfocito T estáprogramadoparareaccionar conun antígeno específico; sin embargo, aunque los linfocitos T noelaborananticuerpos,laprogramación tiene funciones diferentes y útiles que describiremos. Además, al igual que los linfocitos B, los T tienen receptores de superficie por virtud de los cuales reconocen al antígeno hacia el cual están programados para reaccionar. Aunque los receptores en la superficie de los linfocitos T no son idénticos a los puntos de moléculas de inmunoglobulina que actúan como receptoresen la superficie de los linfocitos B, hay algunas semejanzas, lo cual indica que también pudieransercifradosporalgunos genes demanera análoga a la región variable de las moléculas de inmunoglobulina. Sin embargo, se tienenmenos conocimientos acerca de cómo se genera la diversidad inmunológica en los linfocitos T. AI encontrarsecon el antígeno, los linfocitos T programadosparareconocerloson activados. Crecen, proliferan y se convierten por diferenciación en varios subtipos de linfocitos T; a saber: 1) células T asesinas (linfocitos T citotóxicos), que, como explicaremos, reaccionan específicamente con células extrañas que han entrado en el cuerpo y poseen el antígeno que reconocen; 2) células T de memoria; 3 ) células T auxiliares; 4) células T supresoras y 5) células T amplificadoras. Nos referiremosprimeroa las células asesinas. A su debido tiempo, describiremos los demás subtipos de linfocitos T. Para que una célula asesina destruya una célula que lleva el antígeno que reconoce, debe establecer contacto verdadero con. ella. Esta clase de reacción inmunológica que entraña contacto directo entre las células blancoy las células T asesinas se describe comoreaccióninmunológicade tipomediadopor células. Como tienen la facultaddeconvertirseen células asesinas, los linfocitos T son la causa principal del rechazo de trasplantes de tejidos u órganos hechos de una persona a otra.
Mecanismo de acción de las células T asesinas. La muerte exige contacto entre las células asesinas y las blanco. No hay datos de liberación de factores citotóxicos solubles, ni se necesita complemento (descrito en la pág. 318) como sería el caso si la muerte fuese mediada por anticuerpo humoral. El contactocon las células asesinas,diferenciadasa partirdelinfocitos T específicamente activados, produce selectivamente permeabilidadde . la membrana de la célula blanco. SegúnAllison,una célula asesinamóvilsepone en contacto mediante una de sus prolongaciones citoplásmicas con una célula blanco, a la que puede reconocerdemanera específica, ytrasunperiodo de contacto vuelve a separarse pero al hacerlo deja un fragmento de su propia membrana celular en el sitio de contacto: fragmento ese que dona sigue actuando de manera muy semejante a una unión estrecha, ya que permite que entren y salgan de la célula blanco iones y moléculas pequeñas. Escapan de la célula iones potasio e ingresan iones sodio (junto conagua).Tambiénocurretumefacciónosmótica, seguida de lisis, liberación de proteínas citoplásmicas y muerte de la célula. Así pues, aunque el reconocimiento de una célula blanco por una célula asesina es específico, el mecanismo de la muerte no lo es, pues todas las células blanco perecen de la misma manera, sea cual sea la clase a que pertenezcan. Papel de los linfocitos en el rechazo de trasplantes de tejidos u órganos extraños
Los trasplantesde tejidos u órganos suelen llamarse injertos. El trasplante(injerto)de tejidos se ha estudiado mucho en animales de laboratorio, pero antes de describir lo que se ha aprendido acerca de las circunstanciasenlascuales el injerto tiene buenéxito o no,deben definirse algunosnombres de uso frecuente. Nomenclatura utilizada en relación con el trasplante de tejidos. Un injerto hecho de una parte de un individuo a otra del mismo se llama autoinjerto (gr. autos, propio) o autóctono (gr. autochthon, nacido de la tierra misma). Un injerto hecho deunanimaldeunacepaendogámicaaotroque pertenecea la mismacepa se llama isoinjerto (gr. isos, igual) o singénico (gr. syn, con,junto; gennun, producir). Un injerto efectuado entre un miembro de una especie dada a otro miembro de la misma especie (pero no entre miembros de la misma cepa endogámica) se llama hornoinjerto (gr. homos, igual) o aloinjerto (gr. allos, otro), porque se practicaa otro miembrode la mismaespecie (por ello también se denomina a vecesinjertoalógeno). Un
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Fig. 13-3. Mlcrofotografíacon contraste de tase del sitio de trasplantedeunaloinjerto(homoinjerto)de epidermis enel conejo. La epidermis injertada se extiende arriba. El lecho del trasplante (tejido del huésped) presenta infiltración abundante por células de rechazo de injerto. Algunas de éstas se haninfiltrado en el trasplanteepidérmico en la parte superior. Ello es ejemplode lo que seconoce como reacción de hortioirljerto. (Weiner. l.,Spiro, D . , y Rossel, P. S.: Am. I. Pathol., 44:319. 1974.)
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injerto efectuado entre miembros de distintas especies sellama heteroinjerto (gr. heteros, otro) o xenoinjerto (gr. xenos, extraño), por lo cual puede llamarse xenógeno.
Rechazo de aloinjerto; reacción de hornoinjerto En estudiosexperimentalessueleemplearse piel para precisar si los injertos prenden o son rechazados, pues la piel se trasplanta fácilmente y la operación no exige, como el trasplante de órganos, conectar los vasos sanguíneos del injerto con los del huésped. La piel es lo bastante delgada para que las células sean nutridas por el líquido tisular que llega a ellas desde el lecho del injerto y, si la piel trasplantada es compatible con la del huésped, los vasos sanguíneos deesteúltimocreceránhacia el injerto o, como describiremos, se conectarán con los del injerto para brindar nutrición más permanente. Los autoinjertoscutáneostomadosdeunaparte deunanimal o de unapersona y trasplantadosa otraprendenfácilmente. En animalesquepertenecen a cepas puras también prenden los injertos dérmicos si se toman de un animal y se trasplantan a otros (isoinjertos). Sin embargo, lasi piel se trasplanta de un animal a otro de la misma especie perodedistintacepa(esto es, unhornoinjerto),
pronto ocurre en el huésped en el sitio de contacto con el trasplante lo que se llama reacciónde homoinjerto. Ello puedeadvertirseadecuadamente si el injerto es muy delgado y se tomó de la superficie de la piel de modo que consista casi exclusivamente en la epidermis (epitelio), que, claro está, posee células. El lecho de tejidoconectivosobre el cualse coloca un injerto epidérmico pronto presenta infiltración por las que suelen llamarse células de rechazo de injerto (fig. 13-3); son linfocitos T que han sido activados para convertirse en células asesinas, como explicaremos. Se ponen en contacto directo con las células epidérmicas del homoinjerto (que hoy suele llamarse aloinjerto) y las matan por el mecanismo que antes explicamos. Origen y carácter de las células de rechazo de injerto. Los procedimientos quirúrgicos que exige incluso el trasplantede piel intactaproducenalgo de reaccióninflamatoriaen el sitio del trasplante. Hay dilatación de vazos sanguíneos de pequeño calibre en el lecho del injerto y exudación y aumento del drenaje linfático a partir del mismo. En autoinjertos e isoinjertos la reacción inflamatoria cede en unos días. Sin embargo, en los aloinjertos la inflamación persiste porque entra en juego un nuevo factor que continúa la inflamación. A causa de la inflamacióntempranaseríamuy posible que los linfocitos T salieran de los pequeños
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TEIIVOS DFL CUERPO
vasos sanguíneos del lecho del injerto y entraran en los tejidos en el sitio del aloinjertodondepodrían ponerse en contacto con un antígeno con el cual estánprogramadosparareaccionar. Estos linfocitos estarían en un linfático y llegarían al ganglio linfático más cercano donde se establecerían, se convertiríanenlinfocitosactivadosyproduciríandescendencia. Otra posibilidad es que el antígeno del injerto escapehacia el tejido del huésped en el lecho del trasplante y desde este a los capilares linfáticos que los drenan, y de esta manera llegue al ganglio linfático más cercano donde podría encontrar linfocitos T adecuadamente programados, a los cuales activaría. Como señalamos, estos linfocitos activados son más voluminosos y poseen citoplasma más basófilo (a causa del RNA) que los linfocitos comunes. Algunos de ellos se convierten por diferenciación en célulasasesinas (linfocitos T citotóxicos). Desde el gangliolinfático,lascélulasasesinasllegaríanal lecho del injerto al entrar en los linfáticos eferentes del ganglio y por la linfa llegarían a la circulación. Sólo necesitan pasar una vez por la circulación antes de entrar en el tejido conectivo laxo. Por su movilidad,sedesplazanaleatoriamentey los queencuentranalinjertopuedenadherirsealmismoy destruir las células que lo forman. Sin embargo, muchas de las células asesinas no llegan al aloinjerto; suelen presentarse en el tejido conectivo debajo del revestimiento del intestino. Linfocito5 T como células dememoria.Además de convertirseen células asesinas, los linfocitos T activadospueden seguir otrocamino.Puedenpermanecer dentro de un ganglio linfático y proliferar y la descendencia tenga de nuevo el aspecto morfológico de linfocitos pequeños. Como esta población de linfocitos pequeños está programada para reaccionarúnicamentea los antígenos del aloinjerto, y dado que el número de estas células ha aumentad o por mitosis de los progenitores, hay mayor número que antes de la primeraexposición del huésped al aloinjerto. En consecuencia,estoslinfocitos se llaman células T de memoria y muchos de ellos recirculan. Su persistenciadespuésde un primer aloinjerto explica por qué el segundo del mismo donador es rechazado más rápida y enérgicamente que el primer trasplante. Cuando se practica un primer aloinjerto quizá haya pocos linfocitos T en el ganglio linfático regional programados para reaccionar con los antígenos que lleva. En consecuencia, para crear una ofensiva adecuada contra él, los pocos linfocitos T activados deben experimentar muchas mitosis para producir SUficientescélulasasesinasquerehacen el injerto,y ello exige tiempo. Sin embargo, en casode un se-
gundo aloinjerto habría muchas células de memoria listas para ser activadas, de modo que, en lugar de comenzar con unas células, la segunda reacción comenzaríaconmuchas:enconsecuencia, la producción de células asesinas sería mayor y el rechazo del injerto es más rápido. Relación del riego sanguíneo con la aceptación o rechazo del injerto. Se ha estudiado mucho la compatibilidadinmunológicaentreanimalesvaliéndose de injertos dérmicos de un animal a otro para ver si prende. Como señalamos, la piel suele poderse trasplantar de una parte del cuerpo a otra sin tener que conectar vasos sanguíneos por métodos quirúrgicos. Se suponeque en los primerosdías la piel trasplantada vive a causa de difusión del líquido tisular del lecho del injerto. Ello da tiempo para que desde el lecho del injertocrezcanhacia el mismo nuevosvasossanguíneosydespués lo mantengan. Sin embargo, Ham y Cloutier efectuaron autoinjertos y aloinjertos de piel con intervalos de uno o dos días en un cerdo y al final del experimento inyectaron en el sistema vascular sanguíneo del animal el materialnegroque se observaen la figura 13-4. Descubrieron, para su sorpresa, que los autoinjertos no eran revascularizados por nuevas arterias y venas que crecían hacia ellos para substituir a las que ya existían, sino que los capilares del huésped pronto se conectabancon los capilares del autoinjerto y en unos días las conexiones eran suficientemente abundantes para que la sangre volviera a utilizar las arteriasyvenasoriginales del autoinjerto (fig. 13-4, B y C ) . Como no había transcurrido tiempo suficiente paraquesedesarrollarandentrodel injerto nuevas arterias o venas, la única conclusión posible era que, después que los capilares del huésped del injertosehanconectado,arteriasy venas del injerto pronto son ocupadas por sangre que más tarde circulaporellas.Tambiéndescubrieronque estaobservaciónyahabíasidohechaeinformada añosantes,pero había pasadorelativamenteinadvertida. Sin embargo, tuvo interés particular en ese experimento que en los aloinjertos los capilares del huésped y los de la piel trasplantada no mostraban indicación alguna de conectarse (fig. 1 3 - 4 0 ) , Como era lógico suponer, también ocurrió reacción característica dehomoinjerto. Sin embargo,incluso en estas circunstancias, es curioso que antes de ocurrir lo anterior no se habían establecido conexiones capilares algunas. Por qué los anticuerposhumorales no son la causa del rechazo de los injertos. Los antígenos de aloinjertostambiénoriginanformación de algunas células plasmáticas a partir de los linfocitos B en el
Fig. 13-4. Microfotografíasdecortesdeinjertoscutáneosde espesor completo tomadas durante distintas etapas en el mismo cerdo. Se efectuó perfusión del sistema vascular del huésped con tinta china en gelatina caliente. En cada fotografía el grosor del trasplante se indica por la bandarayada. A , se advierteun autoinjerto después de tres días; obsérveses el aumento de la vascularidad del lecho del injerto; cualquier material negro en el injertomismo no es tinta china. B y C, dos autoinjertos que han estadocolocados 7 y 10 días,respectivamente; el de 7 días muestra que los vasos de grueso calibre del injerto se han abierto a la circulación y el injerto de 10 días muestra revascularización completa. D, aloinjerto que ha estado en su sitio varios días; no se ha establecido circulación alguna.
huésped. Las células plasmáticas producen anticuerposhumoralesquereaccionanespecíficamentecon estosantígenos. Sin embargo, ello no perjudica obligadamente a las células del tejido trasplantado. El anticuerpoque se combinaconantígenoenlas células corporales las perjudica únicamente si, a su vez,fijancomplemento (pág. 318). sólo pocasclases decélulascorporales(eritrocitosyleucocitos, porejemplo) tienensitiosantigénicoslo bastante cercanos para fijarcomplemento ,en estascircunstancias. Sin embargo, en la mayor parte de las células corporales los antígenos no están lo bastante cerca para que se fije complemento al combinarse anticuerpo con ellas; este es el motivo de que el anticuerpo incluso si se formacomo reaccióna untrasplante extraño, quizá no tenga efecto perjudicial sobre las células del injerto. En realidad, el anticuerpo humoral que se combina con antígenos en la célula de un trasplanteextrañopuede tenerefectoopuesto, debido a que puede ocultar estos antígenos de los linfocitos T activados que participan en la destrucción de los mismos. Otra posibilidad es que el complejo antígeno-anticuerpo tenga el efecto de inhibir la actividadinmunológicadelas células derechazode injerto. Este efecto opuesto del anticuerpo humoral se llama acrecentamiento, porque el anticuerpo en realidad puede aumentar la supervivencia de un trasplante extraño. Fundamentos de las medidas con que se impide el rechazo de aloinjertos. La reacción del homoinjerto es, claro está, el obstáculo principal que debe vencerse para que tenga éxito el trasplante de tejidos y órganosdeunapersonaaotra. Una medida que puede tomarse es la selección de donador, pues todos los individuosquenoson gemelos idénticos tienen algunos genes diferentes, de modo que los tejidos poseen distintos antígenos; éste es el resultado inevitable del apareamientoaleatorio. La elección de un donador adecuado para trasplante depende de USO deanálisis delaboratorioquecomprueben la medidaen la cual los linfocitosdel'huéspedreaccionaráncon los antígenos del donador. Una vez
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TEIIDOS VEL CUEIZPO
que el donador ha sido seleccionado y se ha efectuado el trasplante, cabe emprender procedimientos para inhibir la reacción de homoinjerto. Uno consiste en emplear fármacos inmunosupresores que actúan por diversos mecanismos para inhibir la formación denuevos linfocitos. Sin embargo, el intentopara inhibir el rechazo de aloinjerto con fármacos no carece depeligro,puesestosmedicamentostambién pueden inhibir la capacidad del huésped para combatir todos los antígenos, de modo que pueden tornarse incapaces para limitar infecciones.
procesos celulares, quetncluyenalgunosquenoson estrictamerlte tnmunológicos.
DIFERENCIACION ENTRE LINFOCITOS B Y T
LOS linfocitos B y T no pueden diferenciarse entre sí con el microscopioelectrónicode barrido como antes se suponía. Ambos tienen superficies cubiertas por microvellosidadescortaspero no tienen forma estáticayreaccionanrápidamente al contactocon otras superficies,locual explica quepuedentener aspecto muy diferente con el microscopio electrónico de barrido. Subpoblaciones de linfocitos T Sin embargo, los linfocitos B pueden diferenciarse de los T porque poseen inmunoglobulina en la superficie yésta se descubrefácilmente porinmuLos linfocitos T no son una población homogénea nofluorescencia. Además, la superficie está tachonada de células derivadas del timo, sino cierto número de con los llamados receptores Fc, que pueden combisubgrupos que poseen diferentes funciones, localizaciones, gradosdemadurez,duración de la vida y narse con un sitio particular en la región constante detodas las moléculasdeinmunoglobulina. Estos marcadoresdesuperficieporloscualespueden receptorestambiénsedemuestranen los linfocitos idenfificarse a pesar del aspecto microscópico idéntiB. Enla superficiedeloslinfocitos B tambiénhay co. De las varias subclases, una puede actuar como células asesinas capaces de destruir células extrañas otros sitiosllamados receptores decomplemento, alponerse en contactocon ellas o como células que se combinan específicamente con un componensupresoras (que explicaremos) susceptibles de dificul- te del complemento (C3) en complejos de antígeno, técnicas específitar lasreaccionesinmunitariashumorales o me- anticuerpo y complemento, y hay diadas por células. Otra subclase de linfocitos T ac- cas para demostrarlos. Los macrófagos también potúacomo células auxiliares al brindar el factor T seen estas dos clases de receptores de superficie, pero los linfocitos T no los tienen. Además, los linfoauxiliar que facilita las reacciones inmunitarias, como describimos en relación con la activación de los citos T humanos poseen la propiedad específica pelinfocitos B. Otra subclaseseríanlas células T de ro inexplicadadeformar rosetas con eritrocitos de memoria yadescritas. Se desconoce si las células oveja, lo cual significa quelosglóbulosrojos se supresoras actúan al bloquear los linfocitos T auxi- adhieren sobre la superficie del linfocito, y pueden liares o de manera más directa al dificultar la proli- diferenciarse fácilmente por este método. Las células de la serielinfocíticaque no poseen feración o la diferenciación de linfocitos B o T. Los linfocitos T, cuando recirculan, tienen característi- marcadores de superficie característicos de linfocitos camente vida duradera. Sin embargo dentro del ba- T o B se llaman células nulas (lat. nullus, sin, carenzo y el timo hay linfocitos T menos maduros que no te). Pudieran representar etapas en la diferenciación de linfocitos T o B. La mayor parte de las neoplasias recirculan, tienen vida ,más breve y participan para conservar o ampliar la base de la población de lin- que se desarrollan a partir de linfocitos en seres hufocitos T; son las llamadas células T amplificadoras. manos o animales pueden clasificarse como de origen en células B o T; las que no pertenecen a estos Datos de gran interés para los interesados en la grupos se llaman tumores de células nulas. investigación. La exposición de linfocitos T a antígenosorigtnaformactón de un conjunto sorpren- ¿QUEPROTEGELASMACROMOLECULAS dente de productos; incluyen no sólo el factor que facili- CONTRA EL ATAQUE DEL SISTEMA ta las reacciones inmunitariashumorales y mediadas INMUNOLOGICO CORPORAL? por células (factor T auxiliar), sino también otros factores que producen división celular (factor mitógeno), pérdlda de la motilidad de macrófagos (factor inhibidor de la migración de macrófagos, FlM), muerte celular (factor citotóxico), inhibición de la duplicación viral {interferdn), incluso proliferación y difersnciaci6r! continuadas de célulasmieloldesprogenttoras {factores estimulanles de colonias). Así pues, los linfocitos T parecen tener papel central en la regulación de una amplia gama de
Tolerancia inmunológica natural y adquirida Toleranciainmunológica natural. Los tejidos como la piel pueden trasplantarse en un mismo individuo, de un gemelo idéntico a otro, o de un animal de unacepaendogámicapuraaotroanimalde la misma cepa sin producir reacción de homoinjerto.
Pero, si setrasplantatejidode un donadora un huéspedgenéticamente no idéntico, es rechazado, porque en lo que se refiere a los linfocitos del huéspedlasmacromoléculas del tejidoinjertadoson antígenosextraños.Cabepreguntarseporqué los linfocitos del cuerpo no encuentran antigénicas a las macromoléculas de la gran diversidad de los tejidos del propio cuerpo y en consecuencia no reaccionan aellas. La respuestamásprobable es queningún linfocito programado para reaccionar contra macromoléculas del cuerpo del individuo sobreviva lo suficiente para hacerlo. Ello también explicaría por qué el cuerpo del individuo acepta trasplantes de un gemelo idéntico o de otro individuo de la misma cepa pura. En consecuencia, se dice que el cuerpo posee tolerancia inmunológica natural sus apropias macromoléculas. Pero, ¿cómo puede ocurrir lo anterior si el cuerpo desarrolla linfocitos programados para reaccionar con cualquier antígeno imaginable? Pudiera suponerse que dado que las macromoléculas de todas las células del cuerpo del individuo, incluidas la de los linfocitos, son sintetizadas bajo la dirección de los genes del cuerpo, los linfocitos que se forman en el mismo de alguna manera pudieran ser incapaces de reaccionar contra las macromoléculas del cuerpo. Sin embargo, no ocurre así, porque si lasmacromoléculasproducidas en el cuerpose mantienen apartadas hasta estapa más avanzada de la vidaydespuésporalgúnmotivoentranen el cuerpo donde quedan expuestas a los linfocitos, éstos reaccionarán con ellas tan enérgicamente como lo harían con las macromoléculas de cualquier otro sujeto. Por ejemplo: en los varones los espermatozoides(célulasgerminativas) sóloseformanen la pubertad, e incluso entonces son elaborados dentro de tubos que los protegen del contacto con los linfocitos. Pero, si se sacan de esta reclusión y se inyectan en el macho en el cual se forman, los linfocitos los consideranantigénicosyproducenanticuerpos que reaccionan contra ellos tan fácilmente como si fuesen espermatozoides extraños. Las enfermedades autoinmunitarias son manifestaciones de respuestas inmunitarias en individuos a sus propias macromo1éculas; unareaccióninmunológicaqueresulta de que un antigeno apartado que entra en el cuerpo a partirde la glándulatiroides se describeen el capítulo 25. En consecuencia, el motivo de que los linfocitos no reaccionen contralopropioesque tienen lamismaherenciagenética. Por ello, no habría motivo para suponer que entre los linfocitos que se desarrollanen el cuerponohayamuchos programados para reaccionar contra las macromoléculasdelorganismo.Pero,antes de investigar lo que pudiera suceder con linfocitos programados pa-
rareaccionarcontra lo propio, debemos daralgunos antecedentes adicionales. Toleranciainmunológicainducida.Paraampliar la explicación de la tolerancia inmunológica natural del cuerpo a sus propias macromoléculas, podemos obtener muchos datos sobre cómo surge la tolerancia inducida. Este nombre denota la forma en que los animales de laboratorio pueden desarrollar toleranciaaantígenos extraños de modo que noreaccionen inmunológicamente contra ellos. Como está plenamente compobado, hay varios tipos sanguíneos en el ser humano y ello es el motivo de que los eritrocitos de donadores y receptores deban someterse a pruebas de compatibilidad antes de efectuar transfusión sanguínea; de lo contrario el receptor de sangre incompatible podría sufrir reacción inmunológica tal vez mortal. En 1945, Oswen, al estudiar gemelos no idénticos (dicigóticos) de ternera descubrió algunos ejemplos en los cuales estos animales tenían en la circulación eritrocitos de su propio tipo y del tipo del gemelo,sin observar efecto perjudicial alguno. El motivodeque los gemelos distintoscompartan célulashemáticascomunes es que los gemelos no idénticosen el ganado suelen compartir la misma placenta, en la cual se mezclan las dos corrientes circulatorias. Terminan presentando sangre que contiene macromoléculas de los dos gemelos, pero ninguno de ellos encuentra antigénicas las macromoléculasdelotro.Ambos parecen aceptarcomopropios los antigenos del hermano, sin reaccionar contra ellos. Ello se describe diciendo que cada uno tiene tolerancia inducida a las macromoléculas del otro gemelo. Billingham, Brent y Medawardescubrieronquepuedetrasplantarsecon éxito piel entreterneras gemelas noidénticas que compartían riego sanguíneocomún,y después se comprobóqueera posible provocar toleranciaa gran diversidad de antígenos sencillamente al inyectar el antigeno en los animales de laboratorio antes delnacimiento o inmediatamentedespuésdel mismo. Todo ello motivó la teoríageneral dequecualquier antígeno administrado a un animal antes del nacimiento o inmediatamente después parece ser tolerado inmunológicamente por el animal de la mismamaneraque las macromoléculas de su propio cuerpo. Además, se descubrió que un animal sigue siendo tolerante al antígeno inyectado mientras algo del mismo permanezca en el cuerpo. En consecuencia, la cronología se tornó muy importante en cuanto a si las macromoléculasserían consideradascomoparte de lo propio o como extrañas. Cabe suponer, en términos generales, que los linfocitos no reconocenmacromoléculaalguna comoantígeno sólo aproximadamenteen la fecha
del nacimiento. Ello es compatible con la observa- cuerpos de la madre por la placenta que ayudarían ción deque lascélulasplasmáticascomienzana a mantener una concentración adecuada hasta que aparecer sólo cerca del nacimiento, e incluso entonpuede elaborar los suyos propios.) Además ulteriorces sonescasas. Por ello, el feto noelaboraantimente no podría crearse población alguna de linfocuerpos sino en medida muy pequeña; dicho de otra citos contra macromoléculas o antígenos corporales manera,unfetoaúnno haproducidounapoblapara los cuales se ha inducido tolerancia, porque cación de linfocitos programadosentre los cuales da nuevo linfocito programado para reaccionar algunospuedenreaccionar a cualquierantígeno contra estos antígenos habrían tenido contacto preimaginable. En consecuencia,cabe suponerque la maturo con ellos y en consecuencia sería destruido. produccióndelinfocitos T y B programadossólo Por otra parte más adelante después del nacimiento comienza aproximadamenteen la fecha del naci- cuando, por ejemplo, el cuerpo experimenta una inmiento. Pero cuando ello ocurre, debemospregunfección de alguna clase de modo que en éI se presentarnosporquéalgunos de los linfocitosqueestán ta un nuevo antígeno extrano, cada nuevo linfocito siendo programados para reaccionar contra un gran que está siendo programado para reaccionar contra número de antígenos no llegan a reaccionar contra el antígenoextraño tambiénseríadestruido por el las macromoléculas del cuerpo en el cual se presen- contactoprematurocon el mismo.Pero, ello no ta. Se haenunciadouna teoríaverosímil,a veces significaría diferencia importante en cuanto al domillamada hipótesisdeabortoclonal esto es: que el nio de la infección porque ya se habrían formado contacto prematuro de un antígeno con un linfocito los linfocitosprogramadosmadurosantesdepreque acaba de ser programado para reaccionar con el sentarse este antigeno. Se activarían como linfocitos antígeno, pero aún no ha formado un clono de célu- programadosy,comopuedenreproducirseen esa las con programación idéntica, causa muerte del lin- forma, son capaces de vencer la infección. Cabe sufocito. De esta manera, los linfocitos al ser progra- poner que el contacto prematuro entre los linfocitos mados para reaccionar contra cualquier macromolé- yrespectivoantígeno que causasumuerteocurre cula que se presenta en el cuerpo se expondríade aproximadamente en la etapa en que el linfocito esmaneraabundanteyconstantea antígenospotentá completando la programación y antes que haya ciales y, por ello,seríandesnutridas.Además,dutenido tiempo para reproducirse. rante toda la vida cada linfocito que ulteriormente En seguida, la mayor parte de los antígenos extrast: programaparareaccionarcon alguna clase de ños a los cuales puede exponerse el cuerpo después ~acromoléculasdel cuerpotambiénseríadestruidel nacimiento son del tipo dependiente del timo. En consecuencia, incluso si se formaran linfocitos B en do. Asimismo,cualquierantígenoextrañoadministradoinmediatamenteantes o inmediatamente etapa ulterior de la vida y estuviesen programados después del nacimientotendría el mismoefecto, y para reaccionar con antígenos exteriores que entran siempre que se haya administrado antes de la madu- en el cuerpo, estoslinfocitos B programadosno ración de cualquier linfocito programado para reac- serían capaces de producir anticuerpos susceptibles dereaccionarconestosantígenossin la ayuda de cionar contra él, mientras duren el cuerpo, motivaría muerte de todos los linfocitos que se formaran ulte- linfocitos T programados de la misma manera. Así, riormente y se programaran para reaccionar en su tiene importancia destacada la producci6n de linfocontra. En consecuencia, la teoría de que el contac- citos T programados por el timo. Los linfocitos T, toprematurodeantígenocon linfocitosque están como explicaremos más adelante, se producen en un medio dentro del timoquedurante la vidafetal siendoprogramados causa la muertedeestosúltimosexplicaría tanto la tolerancia natural como fa tiene exposición completa a macromoléculas corporales y a cualquier antígeno extrano que llegue al feinducida. Ahora cabe preguntarse por qué el cuerpo reac- to. Pero, en la vida posnatal, este medio se restringe ciona a invasores extraños como bacterias y virus y en cierta medida en cuanto a la entrada de antigea trasplantes de tejidos de otros individuos. El moti- nos extraños. En primer lugar, no hay linfciticos que vo pudiera ser que, antes que el cuerpo se expusiera drenen en el timo, y en este sentido está protegido de los antígenos que de otra manera pudieran haber después del nacimiento a estos invasores podría formarse una población de linfocitos programados, ma- entrado por esta vía. En segundo lugar, el sitio en el cual los linfocitos T estánsiendoproducidosy duros que pueden reaccionar contra cualquier antígeno imaginable (excepto los yapresentesque han programados en el timo en la vidaposnatalestá protegidoenciertogradode los antígenosque se hecho contacto prematuro con los linfocitos prograpresentan en la sangrepor los que se hallamado mados para reaccionar con ellos). (Antes de ocurrir barrera, cuya eficacia es discutible. Se explicará más Io anterior, un neonato debe haber recibido anti-
TEIID0 LINFATICO
adelante en relación con el timo. Sin embargo,pudiera argumentarse que esta "barrera", por lo menos en algunamedida, protege al sitiocontranuevos antígenos, de modo que habría menor probabilidad de que los antígenos que entraron en el cuerpo y en la sangre sean capaces de tener contacto prematuro con los linfocitos T queestaban siendo programados enel timoparareaccionar con estos antígenos extraños en cualquieretapa dada durante la vida. Habría,claroestá,algunoslinfocitos T en otras partes del cuerpo que, programados antes para reaccionarconcualquierantígenonuevo, pero supuestamentese necesitaría mayor producción. Sin embargo, enel sitio donde estaban siendo programadoslos linfocitos T habría suficientenúmerode las macromoléculaspropias del cuerpoparaeliminar por contacto prematuro aquellos que están siendoprogramadosparareaccionarcontra lopropio. En elsiguiente apartado se mencionaránaspectos interesantesadicionalesacerca delpapel inmunológico del timo, al hablar dela histología deeste órgano. Por último, es menester percatarse de que el abortoclonal siguesiendo unahipótesis,pero la consideramos razonable
ESTRUCTURA MICROSCOPICA DE LAS CUATRO DISPOSICIONES DEL TEJIDO LINFATICO EN EL CUERPO Y RELACION QUE GUARDAN CON SUS FUNCIONES RESPECTIVAS TIMO La comprensión de la base celular de los procesos inmunológicoscomenzóconexperimentossobre el timo.Hastahaceaproximadamente 20 años, se suponía que el timo no era indispensable para la vida, pues extirpar el órgano a animales maduros parecía tener pocoefecto. Sin embargo,aprincipios del decenio de 1960 sedemostróque si se extirpaba el timoa un animal neonato, ya noadquiriríacompetencia inmunológica moría y pronto. Era incapaz de rechazartrasplantes de tejido extraño, perotambiénestaba disminuidala capacidadpara elaborar anticuerpos. Datos experimentales sugirieronqueel timo en estadonormalelaboraba una secreción interna indispensable para la función normalde otrosórganoslinfáticos.Sin embargo, ulteriormente se comprobó que los efectos de la timectomía al nacer también dependía de que este órgano en estadonormalelabora una claseespecial de linfocito (linfocito T), quellega alresto del cuerpo y que es indispensable para las reacciones inmunológi-
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Fig. 13-5. Esquemaen el cualse ilustran las relaciones anatómicas del timo con los órganos adyacentes en un niño. (Gtant, J. C. B., y Basmajian; J. V. Grunt's Method of Anatomy. 7a. ed. Baltimore,Williams & de Wilkins, 1965.)
cas. Por ello, hoy se acepta que el timo es una de la piedrasmiliares en los mecanismos de defensa del cuerpo. Característicasmacroscópicas. El timo es un órgano linfático cuya parte principal está enel tórax, inmediatamentesubyacentea la partesuperior del esternón(fig. 13-5); esunamasaaplanada de color grisrosado, más o menos triangular, con elvértice hacia el cuello. En la mayor parte delasespecies consiste en dos porciones, una a cada lado, que no estánfusionadas. Enel serhumano suele considerarse estructura única bilobulada porque los dos 16bulos están yuxtapuestos en lalínea media. Dimensiones en relación con la edad.Las dimensiones del timovaríanmucho en relaciónconla edad; son máximas, en comparación con el resto del cuerpo,durante lavidafetal y los dos primeros años de la vida extrauterina. Del segundo año hasta la pubertad siguen aumentando lasdimensiones pero menos rápidamente que el resto del cuerpo. Despuésdela pubertadcomienzaapresentarinvolución (lat. involvere, enrollar) y, en consecuencia, se torna cada vez más pequeño al aumentar la edad del sujeto.
Fig. 13-6. A , microfotografíasconmuypocoaumento del timo de un nitio. Los tabiquesseobservancomo líneas pálidas. L d corteza (C) de los lobulillos es obscura y la médula (M) pálida. Obsérvese que la médula de un lobulillo se continúa con la de otro. B. microfotografía con gran aumento de una zona de la médula; se observan tres corpúsculos de Hassall (Hc).
mado porque los datos sehan obtenido principalmenDurante muchos anos se subestimaron las dimentede necropsiasefectuadas en personasquemuriesiones y el peso del timo, particularmente en lanicrónicas. En individuos ñez,porque las enfermedades infantiles graves ten- rondespuésdeenfermedades dían a producir involución prematura. Como tantas maduros y ancianosmuertosaccidentalmente el timo es más voluminoso que en sujetos de edad semede las personas estudiadas en el pasado habían sufrido enfermedades transmisibles infantiles (hoy jante fallecidos a causa de enfermedad. Desarrollo del componente epitelialdel timo. El susceptibles de prevenirse en su mayorparte), los valores medios compilados en realidad no eran nor- timo se desarrolla como resultado de quetubosde males. Según lasnocionesactuales, el timo pesa células epiteliales crecenhacia el mesénquima de la aproximadamente 10 a 15 g al nacer y 30 a 40 g en tercera bolsa faríngea de cada lado del cuerpo; estos la pubertad. Después, el peso disminuye lentamente tubos pronto se convierten en cordones sólidos que, pero el órgano sigue siendo identificableen an- conel tiempo, descienden hacia el tórax y pierden cianos.Sinembargo, sus dimensiones en sujetos la conexióncon los sitios deorigen. En esta etapa, maduros y viejosprobablementesehayansubestiel timoguardasemejanza con una glándulaen-
docrina porque consiste en cordones de células epiteliales, las cuales proliferanyemitenramificaciones, cadaunade lascuales es precursoradel centro (médula) de un lobulillo. Entonces comienza amodificarse la disposicióndelascélulas;grupos de células epiteliales se ordenanalrededordeun centro, como los jugadoresdefútbolamericano se amontonan alrededor de un balón suelto; estos pequeños grupos de células se llaman corptisculos de Hassall (marcados Hc en la fig. 13-6B). Las demás células de los cordones epiteliales se tornan menos densasytiendenasepararse,pero siguen conectadas entre sí porque lasprolongaciones celulares se adhierenunaconotra; ello formaunaestructura tridimensional semejante a esponja. Esta forma y esta disposición pococomunesdelas célulasepiteliales motivaron el nombre de "retículo epitelial", de modo que las células del retículo se llaman células epiteliales reticulares. Este desarrollo del epitelio no ocurreen el vacíosino.en el mesénquima,como explicaremos. Desarrollo del componente linfáticodeltimo. El epitelio crece enprolongacionesromashaciauna masa suave demesénquima que ulteriormente formaunacápsuladelgadaalrededor del órgano. En las regiones entre lasprolongacionesepiteliales, el mesénquima permanece y forma separaciones delgadas (tabiques) que no se extienden a todo lo largo hacia el centro del timosino sonincompletos. La porción epitelial central del órgano es continua, pero se extiende hacia afuera en todas las direcciones y periféricamente se observa como la médula de cada lobulillo(fig. 13-6, A ) . Aparecenlinfocitosy prontoocupan los intersticios de lascélulasepiteliales para ser las células más destacadas en el timo (obscurasen la fig. 13-6). Se ha comprobadoque estos linfocitos derivan de las células madre hemopoyéticas (UFC), o quizá de un tipo especial de células antecesoras inmediatas que siembran el timo, y que estas células se convierten en otras más voluminosas en la porción periférica de la corteza donde proliferan y por diferenciación se convierten en linfocitos pequeños, los cuales se presentan en la porción más profunda de la corteza, como veremos. Debe mencionarse que hay recambio muy rápido de la población linfocítica del timo. Si se administra radiación corporal total suficiente a animales el contenido linfocítico del timo, como era lógico esperar, desaparece casi por completo, al igual que 10s leucocitosqueestánsiendoproducidos en la médula ósea. Sin embargo, un animal tratado de esta manera suele poderse salvar si inmediatamente se practica inyección intravenosa de una suspensión de células de médula ósea obtenidas de un animal no radiado
de la misma cepa. Algunas de las células medulares inyectadas producen repoblación de la médula ósea del huésped y también del timo. Además, valiéndose de marcadores cromosómicos se ha comprobado que los linfocitos del timo repoblado del animal sometido a radiación derivan de las células modulares del donador yno del huésped.Otrosdatosdemuestran que en la vida posnatal en animales normales nosometidosaradiación,hay células de la médula ósea (UFC o un tipo especial de progenitor inmediato) que circulan y se albergan en el timo para actuar como células progenitoras de linfocitos. Estructuramicroscópica. Cada lóbulo del timo está rodeado por una cbpsula detejidoconectivo, que se extiende hacia el parénquima de cada lóbulo en forma de tabiques y divide a los dos lóbulos en lobulillos incompletos,quesuelen tener 1 a 2 mm deancho (fig. 13-6A). Los tabiques,aunque se introducen profundamente en el órgano, no separan demaneracompleta en lobulillos al tejidotímico, porque en la porción- central de cada lóbulo el parénquima del timode un lobulillo determinado se continúa con el de los demás (fig. 13-6A). Sin embargo, al cortar un lobulillo paralelamente a la superficie y cerca de ella, puede parecer que estuviese co.npletamenterodeado por tabiques. Al presentar involución el timo, se acumulan en los tabiques células adiposas. Corteza y médula. Los linfocitos no están distribuidos uniformemente en la substancia de cada lobulillo;encambio, tiende aconcentrarsehacia los bordes adyacentes a la cápsula o hacia los tabiques interlobulillares. La porción periférica de cada lobulillo, muy infiltrada con linfocitos, se llama corteza, marcada con C en la figura 13-6.4, en tanto que la zonacentral más pálida del lobulillo que no contiene tantos linfocitos se llama médula (Men la fig. 13-6A). La corteza está cubierta por una cápsula de tejidoconectivo,delgadaen la rata y el ratón. La cápsulapuedeposeeralgunosvasossanguíneos de pequeño calibre que, aunque se distribuye en la corteza en algunos animales, no lo hacen en el ratón, como describiremosdespués. Un datoimportante acerca de la cápsula del timo es que, a diferencia de la de los ganglios linfáticos, no entran linfbticos en ella. En consecuencia, en el timo no drena linfa. Las células epiteliales estándistribuidasenuna red con espacios entre las prolongaciones celulares; estas prolongaciones están unidas por desmosomas. Los intersticios de las células epiteliales están ocupados por células de la serie linfocítica; estas células, y los núcleos correspondientes, son de tres órdenes de dimensiones. El núcleode las células en la corteza externa es másvoluminosoy las células pueden
Fig. 13-7. Micrografíaelectrbnica ( X 1 2 000) de la corteza del timo del ratón. Un capilar (CAP.) estácortadotransversalmente;se observarodeado por un espacio de tejido conectivo (ESPACIO) que en la derecha contiene un pericito (PER.) y sus prolongaciones.Alrededordeeste espacio hayunamembrana epitelial que consiste en células (EP) unidas por desmosomas. En el ángulosuperiorderecho, un linfocito (LI)ha sidoatrapado enel momentode pasarentredos cClulas epiteliales de la barrera,posiblementepara entrar en el espacio del tejido conectivo.(Clark, S. L. Jr.: Am. J. Anat., 112:1, 1963.)
considerarse linfoblastos. Profundamente en la corteza los núcleos son algo menores, y más cerca aún de la médula casi tienen las dimensiones observadas en los linfocitospequeños.Sainte-Mariey Leblond clasificaronlas células dela serie linfocítica de la corteza tímica de la rata en tres grupos fundándose enlasdimensionesdelnúcleo. Al contar imágenes mitóticas estimaron que cada una de las células más grandes probablemente originara 128 linfocitos pequeños, lo cual exigiría seis divisionesconsecutivas. La mitosis ocurre en las células grandes y medianas. Al multiplicarse las células y convertirse por diferenciación en linfocitos pequeños, estos últimos se desplazan por los intersticios de la redepitelial hacia la médula. Las células progenitoras que originan los linfocitos del timo por lo regular entran en este órgano en pequeño número y no pueden identificarse. En consecuencia, la estructura microscópica de la corteza que hemos descrito se aplica a lo que se observadespués que ya se hanproducidoen abundancia linfoblastos. Se desconocen los detalles morfológicos de los fenómenos anteriores, por ejemplo,llegadade las células madrehemáticas (más pequeñas que los linfoblastos) al timoy producción de linfoblastos a partir de ellas.
Riego sanguíneo de la corteza y posibilidad de una barrera contra antígenos en la corteza tímica
Cómo y cuándo se programan los linfocitos T Los linfocitos T del timo circulan por la sangre y sedetienen en algunasregionesdeganglioslinfáticos y bazo; en estos órganos linfáticos están en sitio adecuado para ponerse en contacto con los antígenos que reconocerán los linfocitos T conprogramación diversa. Como debe haber tantas clases de linfocito T conprogramacióndiferentecomoantígenospotenciales,vuelve surgir a el problemadecómo ocurre la programación. La forma en que se genera la diversidad se explicó en relación con los linfocitos B, acerca de los cuales se tienen más conocimientos, principalmenteporque los receptoresdesuperficie son idénticos a los sitios de combinación de antígeno de los anticuerpos, lo cual permite efectuar estudios sobre la especificidad. Hasta fecha muy reciente, no se disponía de receptores de linfocitos T con especificidad paraantígenos,demodoquepodían efectuarse pocos estudios. Sin embargo, hoy se sabe que los linfocitos T no poseen los receptores semejantes a inmunoglobulina que tienen en la superficie
10s linfocitos B. Los receptores de linfocitos T reaccionanespecíficamenteconantígeno,yprobablementetengan una región variableal igual que las moléculas de inmunoglobulina. Al tratar deimaginarcómo enel timopueden producirselinfocitos T cadauno conespecialidad para un antígeno distinto, probablemente sea importante que el timo es asiento de producción enorme y continua de linfocitos, situación que tiene probabilidad de permitir variación genética. En segundo lugar, un linfocito T que ha salido del timo para habitarenotro sitio del cuerpo,alencontrarsecon el antígenoadecuado,seráactivadoyoriginaráun clono de células programadas de la misma manera; ello indica que la base de la especialidad está a nivel de los genes. En consecuencia, aunque los linfocitos T no se conviertenen células formadoras de anticuerpo como los linfocitos B, desarrollan especificidad para antígenos particulares de manera muy semejante a como lo hacen los linfocitos B. Sin embargo,hay complicacionesquedebentomarse en cuenta en relación con este concepto. En primer lugar, si los linfocitos experimentan programación diversa en el timo para reaccionar con todo antígeno imaginable, se plantea el mismo problema de por qué algunos de ellos no se programan para reaccionar contra las macromoléculas del cuerpo en el cual se forman. La noción que explicaría por qué no ocurre lo anterior se bosquejó la hablar de tolerancia inmunológica natural y provocada (pág. 372). En relación con ello, se ha sugerido que la abundancia de muerte linfócitica observada en el timo pudiera explicarse por la destrucción de los linfocitos T programados para reaccionar a macromoléculas corporales conlasqueencuentranantes de madurar. Se ha comprobadoexperimentalmente que un animal puedetornarsetoleranteaunantígenoextraño al inyectarlo en el timo, pero sólo si se hace antes que éste haya tenido ocasión de sembrar las otras partes del sistema linfático con linfocitos T programados. Cabe suponer que cuando se inyecta en el timo un antígeno en estas circunstancias, no surjan del mismo linfocitos T programados para reaccionar contra el antígenoporqueseríandestruidosporcontacto prematuro con el antígeno. De esta manera, el animal se tornaría tolerante al antigen0 y seguiría si&dolo mientras éste persistiera en el timo.
Riego sanguíneo del timo y relación que guarda con labarreratímica Pareceríaevidentequecualquierlinfocito T que está siendo programado en el timo para reaccionar contra macromoléculas del cuerpo tendría contacto
prematuro adecuado con estas substancias para impedir que madure y se multiplique. Como se forman linfocitos T durantetoda la vida, la mayorcantidad de muerte linfocítica en el timo pudiera depender de los linfocitos T que están siendo programados para reaccionar contra lo propio y que mueren por exposición prematuraa macromoléculas del cuerpo. Sin embargo,encasodequeantígenos extraños que entran en el cuerpo tuviesen contacto prematuro con los linfocitos T queestánsiendo programados durante toda la vida para reaccionar con ellos, también serían destruidos. En consecuencia, resultaría ventajoso si los linfocitos que se están formando y programando en el timo para reaccionar contra antígenos extraños no se expusieranprematuramente a ellos. En relación con lo anterior, el timo ya puede haber producido su cuotacompleta delinfocitos T queestánprogramadospara reaccionarconcualquier antígeno extraño (y únicamente con él). Esos linfocitos han sembrado los demás tejidos linfáticos antes que la descendencia en cualquier especie haya sido expuesta a antígenos extraños; éste pudiera ser el motivo de que la tolerancia a cualquier antígeno extraño sólo pueda producirse antes del nacimiento o muy poco después de él. Sin embargo, en etapas más avanzadas de la vida, aunque los demás tejidos linfáticos hayansidosembradospor linfocitos T programados para reaccionar contra todos los antígenos posibles, los antígenos extraños (si entran en la sangre y llegan a la corteza del timo) pudieran suspender la formación de más linfocitos T programadospara reaccionar con ellos al tener contacto prematuro. Ello pudieraocurrir si los linfocitos T fuesen producidos en el timo en unmedioalcual tienen fácil acceso los cuerpos extraños en la sangre. Sin embargo, hay motivos para suponer que la corteza tímica donde se están programando y formando los linfocitos T en la vida posnatal está protegida en cierta medida de los antígenos extraños transportados por la sangre en las concentraciones habituales. Una protección que tiene lacorteza es que no posee linfáticos,que, claroestá,transportarían antígenos extraños en concentración aún mayor que la sangre. En segundo lugar, para que los antígenos pasende los capilares de la cortezaa los sitios de producciónde los linfocitos T seríanecesario que atravesaran varias membranas, como explicaremos. Sin embargo, primero debemos mencionar el riego sanguíneo de la corteza. Riego sanguíneo de la corteza. La corteza del timo recibe únicamente capilares. En un estudio amplio, RaviolayKarnovsky comprobaron al inyectar el lecho vascular del timo de ratones que los
Fig. 13-8. Micrografíaelectrónica ( X 1800) de la médula tímica en la cual se advierten varios linfocitos (senalados por asteriscos) que emigran a través de la pared de una vénula poscapilar El interior de l a vénula contlene eritrocitos (Rbc). El endotelio que reviste la médula está señalado por E y la membrana basal se indica por las flechas. Los linfocitos señalados por los asteriscos se han abierto paso a través de la lámina basal, pero aún tienen que pasar entre las células endoteliales para llegar al interior de la vénula. (Cortesía de W. Hwang y G. Simon.)
capilares se originaban de arteriolassituadasen la unióncorticomedular;desdeaquíasciendena la corteza, donde forman arcadas capilares anastomosadas de las cuales los capilares vuelven a la unión corticomedular para drenar en las venas poscapilares de la médula. Componentes de la barrerahematotímicaen la corteza. Según Clark, hay un epitelio continuo que rodea los capilaresde la corteza (fig. 7-13, EP); en consecuencia,lascélulasepitelialesreticulares forman un revestimiento para los conductosangostos por los cuales son conducidos estos capilares. Entre los capilares (con sus pericitos) por una parte, y la membrana epitelial por la otra, puede advertirse un espacio (señalado en la fig. 13-7). El material de membrana basal guarda relación con las células epiteliales reticulares y con el endotelio de los capilares.
El espacioentre un capilary las células epiteliales querevisten al conducto en el cualestá situado puedecontenerlinfocitosymacrófagos. En consecuencia,hay tres componentes de la barrera hematotímica a través de los cuales tendría que pasar u n antígeno en un capilarpara llegar a los linfocitos que se están formando enla corteza. En primer lugar, debe atravesar la pared del capilar y la membrana basal; en seguida, debe entrar en el espacio perivascular (fig. 13-7) que posiblemente contenga líquido tisular y macrófagos. Es verosímil que el flujo en este espacio perivascular pudiera ser hacia la médula, de modo que el antígeno sea transportado hacia ésta. Además, los macrófagos en el espacio pudieran captar el antígeno que llegara a él. En tercer lugar, las macromoléculas que lograran atravesar el espacio ocupado por líquido tisular para llegar a la barrera epitelialtendríanqueatrav6sarla para entrar en las regiones donde se están formando linfocitos. Se ha discutido sila barrera hematotímica es eficaz en la vida posnatal para proteger a los linfocitos de los antígenos. En relación con ello, debe reconocerse quecuandoentran en la sangreantígenos extrañosquedanmuydiluidos;ellocontrastacon la concentración de antígenos que puede ocurrir en la linfa quedrena en un gangliolinfático. Sin embargo, Raviola y Karnovsky demostraron en u n estudio muy amplio, valiéndose de distintos antígenos que podían rastrear que nace cierta confusión acerca de la eficacia de la barrera cuando no se circunscribe el concepto de barrera a la corteza. Descubrieron que la barrera era eficaz para impedir que los antígenosllegaran al interiorde la corteza, pero a pesar de ello podía llegar a la médula. Pueden consultarse detalles adicionales en su monografía. Cómo los linfocitos T formados en la corteza salen del timo La corteza tímica es un sitio muy activo de formación de linfocitos, particularmente en la vida fetal y posnatal temprana. A diferencia de los ganglios linfáticos y el bazo, cuyo tejido linfático prácticamente desaparece si un animal se somete a carencia de exposición a antígenos, como en un medio sin gérmenes, el timo produce constantemente linfocitos y el índice deproducciónno es modificado por la concentración de antígenos en el medio ni por el número de linfocitos en la sangre periférica. Así pues, el timo es productor autónomo de linfocitos. Como era 16gico suponer, Sainte-MarieyKostiukdescubrieron
más linfocitos en la sangre que sale del timo que en la que entra. El número de células neoformadas liberadas por el timo cada día es tan grande que basta para substituir aproximadamente cuatro veces la población entera de linfocitos sanguíneos. Es difícil precisar el porcentaje de los linfocitos producidos en timo que muere en este sitio. La noción bosquejada antes, de que los linfocitos T programados para reconocer macromoléculas del cuerpo como antigénicasmuerenen el timopudiera explicar gran parte de la muertecelularenesteórgano.Además, sila variabilidad de la programación de linfocitos en el timo depende de que ocurran mutaciones, la muerte celularpudieraexplicarseporquealgunas células mutantes no son viables. En cierta medida la corteza y la médula del timo funcionan como entidades separadas. Conforme los progenitores de linfocitos T proliferan y se diferencian detrásde la barrera tímica de la corteza,su descendenciaemigra de la porción externa a la interna de la corteza y los linfocitos T producidos salen del timo desde la corteza interna sin haber llegad o a la médula de la glándula. Los linfocitos T en la médula del timo, por otra parte, representan parte de conjunto de linfocitos T encirculación,demodo que experimentan recambio libre con los linfocitos T de otros 6rganos linfáticos. A partir de la médula, parece que estos linfocitos pueden llegar a la circulación sanguínea por migración atravésde la pareddelas vénulascon endoteliocaracterísticamente alto, llamadas vénulas poscapilares (fig. 13-8). La sangre drena de la médula por venas que guardan relación con algo del tejido conectivoperivascular.Tambiénhayalgunoslinfáticos,quedrenan la linfa segúnse forma, la cual probablemente Ilegue a los linfáticos por conexiones con los espacios perivasculares. Debe señalarse que las células plasmáticas r 7 0 son componentes normales de la corteza tímica, por dos motivos; a saber: I ) los linfocitos T no pueden convertirse en células plasmáticas y í!) si algún linfocito B atravesara un capilar y entrara en la corteza del timo, se hallaría en un medio en el cual sería poco probable encontrar un antígeno. Sin embargo, pueden surgir en la médula tímica algunos linfocitos B transportados por la sangre y aquí no hay barrera hematotímica que impida que los antígenos que Heva la sangre escapen al tejido perivascular, de modo quealgunoqueotrolinfocito B puedeconvertirse en célula plasmática. Además, si el timo es dañado de modo que partes del mismo sevascularicen desde el tejido conectivo adyacente, pudieran llegar al foco de lesión linfocitos B y antígenos con formación ulterior de células plasmáticas.
Hormona tímica y su producción Evolución de los conocimientos. Un métodotradicional paraprecisar si un órganoproduceuna hormona es extirparlo a un animal de laboratorio y ver qué ocurre. En 1961, Archer y Pierce, y Miller, informaron que la extirpaci6n del timo de un animal t u ~ v ~ a tproducía o trastorno del desarrollode las capacidades inmunológicas. AI buscar una explicaci6n, se prest6 atencibn a la posibilidad deque el tejido linfático del cuerpose viese privado del suministro de linfocitos que recibiría del timo en la vida posnatal temprana (por entonces se desconocía que había linfocitos B y T con funciones diferentes). También se supuso que si el timo se extirpaba hasta edad más avanzada, habría transcurrido tiempo suficiente para que la poblaci6n de linfocitos de otros órganos linfáticos se desarrollara lo suficiente para que continuaran de manera independiente su función. Sin embargo, pronto se tendrían datos en apoyo de otra teoría. Se descubrió que si se trasplanta el timo de un animal a otro timectomizado al nacer, este recupera la mayor parte de la competencia inmunológica. Pudiera considerarse que ello depende de que el timo trasplantado produce linfocitos (originados del donador) y los brinda a los otros 6rganos linfáticos del huésped. Pero, incluso cuando se hace trasplante singénico del timo(entre gemelos idénticos) se necesitan varios días para que los capilares del huéspedrestablezcan la circulaci6n. Dado que los linfocitos son células sensibles, los del trasplante tímico que permanecenen el injerto(algunos emigran delmismo) suelen morirantesde restablecerse la circulación. Las células que sobreviven en el trasplantesonprincipalmente las epiteliales reticulares más resistentes. Los resultados de los experimentos detrasplante comenzaron a sugerir que el timo es necesario para que los animales se tornen inmunológicamente competentes, aproximadamente en la primera semana de la vida, debido a algún factor humoral (como una hormona)quesesecreta hacia la sangre desde las células epiteliales del timo. Para poner a prueba esta hipótesis, se colocaron en cámaras de difusión fragmentosdetimoysetrasplantaron enanimales timectomizados al nacer. Los porosdelascámaras eran demasiado pequeños para permitir que salieran células,pero lo bastantegrandesparadejarque entraran o salieran sustancias solubles. El tejido tímico en las cámaras trasplantado en animales neonatos timectomizadosimpedíaen parte el efecto acostumbradode la timectomía. Los cortes efectuados en tejido tímico de las cámaras dejado en su
sitioalgúntiempo comprobaronquetodolo que quedaba del tejido era una masa de células de tipo epitelialreticular. En consecuencia,pareciólógico deducirquelas células epiteliales reticulares del timo, por algún factor humoral, actúan sobre los linfocitos muy lejos del timo, influencia necesaria aproximadamente en la primera semana de la vida para que lo linfocitos en los demás órganos linfáticos proliferen, se desarrollen y funcionen inmunológicamente de modo normal. Sin embargo, la producción de un factor humoral es sóloparte del motivodeque la timectomía temprana cause trastorno del sistema inmunológico. Con el tiempo, se comprobó que el timo elaboraba linfocitos T que, como ya explicamos, tienen papeles particulares. Además, se demostró que si los animales se someten a timectomía al nacer, el número de linfocitosobtenidos del conducto torácico esti notablemente disminuido. Cuando se sometena timectomíaanimalesdevarios meses deedad, el número de linfocitos obtenidos del conducto torácico también disminuye de manera importante con el tiempo. Así pues, al reconocer que los linfocitos T se originan únicamente en el timo y, en consecuencia, que si el timo se extirpa al nacer los demás tejidos linfáticos nopresentansiembrasuficientecon estas células, se tornó manifiesto que los efectos de la timectomíaalnacer podían explicarse principalmente por la faltadeproduccióndelinfocitos T. Después deunassemanasdevida, el efecto de la timectomía en el ratón es menos grave, porque para entonces los demásórganoslinfáticosyahansido sembrados por linfocitos T. Sin embargo, el papel de la hormona tímica también es importante, porque está comprobado que por su acción los linfocitos T se diferencian a partir de las células precursoras. Un candidato para la hormona es un polipéptido llamado timopoyetina, con 49 aminoácidos cuya sucesión se desconoce. Actúa rápidamente para producir formación de marcador de superficie de linfocito T en los precursores de linfocitos T, que en breve explicaremos. Efectos de algunas hormonas sobre
el timo
La hormona del crecimiento de la adenohipófisis y la hormona tiroidea (cap. 25) estimulan el crecimiento del timo. La mayor parte de las hormonas esteroides (cap. 25) porotraparte -si alcanzan concentraciónsuficienteen la sangre-tiendena producirinvoluciónde la glándula. En consecuencia, la concentración importante de hormona sexual en la circulaciónen la fecha delapubertadprobablemente sea factor importante para que en esta
etapa el timo comience a presentar involución. Selye,fundándose en susestudiossobre los efectos del estadodealarma, consideraque la involución prematura del timo observada en niños que sufren enfermedadesgravesu otrasformasdeestado de alarma es causada por hipersecreción de hormonas esteroides corticosuprarrenales como resultado del padecimiento o el estado de alarma. La deficiencia de hormona corticosuprarrenal o sexual en un animal, provocada al extirpar las glándulas endocrinas que la secreta, guarda relación con hipertrofia aparente o falta de involución del timo. Diferenciación entre un corte de timo ganglio u otro tejido linfático
y uno de
Haymuchasmaneras dehacerlo. Sin embargo, sólo se observan corpúsculos de Hassall en la médula del timo y no en otros tejidos linfáticos. Estudios con ME han demostrado que las células epiteliales queparticipanen la formaciónde los corpúsculos de Hassall pasan por los mismos cambios que se observan en la formación de epitelio queratinizado como se describe en el capítulo 7 . Diferenciación de los linfocitos T Las células precursorasdelinfocitos T, como se muestra en la figura 12-3, son descendientes de células madrehemopoyéticaspluripotenciales (UFC) y son células restringidas para diferenciarse siguiendo la vía del linfocito T. Tienen la potencialidadde emigrar al timoytambién de sermodificados por él, pero como aún no han reaccionado a su efecto, estas células precursoras carecen de los marcadores de superficie que caracterizan a los linfocitos T. La acción del timo es la que produce la diferenciación de estos precursores en linfocitos T. Esta etapa de la diferenciación se manifiesta porqueadquieren el marcador de superficie típico de los linfocitos T. Al parecer,aunquetodos los linfocitos T son programados de manera diversa en la corteza tímica para reaccionar a antígenos individuales, no todos se vuelven por fuerza totalmente inmunocompetentes en este sitio. Cuando los formados en la corteza tímica salen de esta parte de la glándula no vuelven a ella, pero los linfocitos T en recirculación, que paraentonceshanalcanzado suinmunocompetencia completa, parecen ser capaces de entrar en la médula tímica. Los quesalende la corteza del timose convierten por maduración en las diversas subclases ya descritas, cada una de las cuales lleva marcadores de superficie típicos, a saber: 1) linfocitos T maduros inmunológicamente competentes, 2) linfocitos T
TEIID0 LINFA T I C 0
383
Fig. 13-9. Nódulo linfático enel tejido conectivo laxo subyacente a .una membrana epitelial húmeda (vejiga del perro). El epitelio sobre el n6dulo linfático es de tipo de transición.
I
auxiliaresy 3) linfocitos T asesinos/supresores. La maduración ocurre sin que haya antígeno. Algunas de estas células programadas se desplazan del timo y llegan a ganglios linfáticos y bazo. Esta migración parece participar en la maduración. Los linfocitos T maduros,competentesypequeños circulan de la sangre a los tejidos linfoides y de nuevo a la sangre. Por último, la evolución en los conocimientos y las nociones respecto a los linfocitos T ha motivado algunosresultadosprácticosnotables. Las células progenitoras linfoides del hígadofetalhumano se han trasplantado con éxito en pacientes de inmunodeficiencia grave, enfermedad por lo demás mortal. No ocurrió enfermedad de injerto contra huésped y, además se formaron linfocitos T funcionalmente activos que eran tolerantes para su nuevo huésped y que, sin embargo, tenían la capacidadderechazar células extrañas al mismo. NODULOS LINFATICOS N O ENCAPSULADOS DEL TEJIDO CONECTIVO LAXO Diversos antígenos, por ejemplo, los de pólenes, bacterias o virus, pueden atravesar las membranas epitelialeshúmedasquerevistendiversostubosdel cuerpo que comunican con el exterior, en particular las membranas que revisten los aparatos respiratorio, digestivo y urogenital. Hay depósitos pequeños
de tejido linfático llamados n6dulos linfúticos esparcidos en el tejido conectivo laxo subyacente a estas membranasepitelialeshúmedasque les brinda sostén, que son una línea ulterior de defensa. La relación entre tejido linfáticoyepiteliohúmedopuede ser particularmente intima, como en las amígdalas, estructuras pareadas dispuestas en tres sitios (lengua, faringeynasofaringe), o másalejada,comoen la vejiga (fig. 13-9). Aunque son más frecuentes debajo de losepitelioshúmedos,a veces haynódulos linfáticos en otros sitios. Aspecto en los cortes. La mayor parte de los nódulos linfáticos no encapsulados del tejido conectivo laxosonúnicos, pero en algunos sitios, por ejemplo,amígdalas o íleon,sefusionan. En la porción distal del intestinodelgado los nódulosconfluentes formanestructurasllamadas placas de Peyer, lo bastante grandes para ser apreciables a simple vista. Un nóduloaislado en el tejidoconectivolaxo es más o menos esférico y alcanza 1 mm de diámetro, aproximadamente (fig. 13-9). En un corteteñido con H y E, con poco aumento se observa como una zona de color azul obscuro. Con mayor amplificación, se advierteque el colorazuldependeprincipalmente de linfocitos pequeños; como tienen poco citoplasma, hay gran concentración de núcleos en el nódulo,demodoque se aprecia comounazona azul redondeada.
La periferia de un nódulo no está totalmente definida (fig. 13-9,izquierda). Los linfocitos producidos en el nódulo pueden ser empujados al exterior desde la periferia,demodoqueenestesitio el aspecto gradualmente se modifica desde concentración densadelinfocitoshastaconcentracióndecreciente en el tejido adyacente. Los nódulos linfáticos 1 7 0 est& crlcapsulados; están libres en el tejido conectivo. Para evitar equívocos, debe señalarse que los ganglios linfáticos y el bazo están rodeados por cápsulas de tejido coneclivo.
Desarrollo de los nódulos linfáticos en el tejido conectivo laxo Los ncidulos linfáticos son menos frecuentes en el tejido conectivo laxo antes del nacimiento que después del mismo. Además, se desarrollan menos ampliamente en animales libres de gérmenes después del nacimiento que en animales normales. En consecuencia, cabe suponer que la presencia y el reconocimiento de antígenos guardan intima relación con su desarrollo. Un antígeno que ha llegado a la substanciaintercelulardebajodeunepiteliohúmedo activaría los linfocitos B que se han desplazado hacia la zona, y por proliferación y diferenciación éstos originarían el nódulo. Los nódulos linfáticos en el tejido conectivo laxo a veces adquieren lo que se llama cctltro gernlifzatiuo, que se describirá más minuciosamente al hablarde los ganglioslinfáticos.Sonáreasredondeadas que se tiñen pálidamente en el centro de los nóduloslinfáticosquea veces muestranmuchas imágenes mitóticas.
Funciones de los nódulos linfáticos en el tejido conectivo laxo No se conocen bien las funciones de los nódulos linfáticosen el tejidoconectivolaxo; quizá tengan una finalidad muy semejante a la que poseen en los ganglioslinfáticos.Desdeluego,producen linfocitos. A menudo en relación con ellos se forman células plasmáticas, por ejemplo, en amígdalas o aparato digestivo. En realidad, los linfocitos activados de los nódulos linfáticos bien pudieran ser la fuente de las células plasmáticas esparcidas en el tejido conectivo laxo debajo de los epitelios húmedos como los que revisten al aparato digestivo. Se ha enunciado la posibilidad de que algunos depósitos de nódulos confluentes, en intima relación con el epitelioque reviste el intestino, por ejemplo en amígdalas, apéndice o placas de Peyer, sean el origen normal de linfocitos B en mamíferos. (En aves, los linfocitos B
son formados en la bolsa de Fabricio, que también relacionan con una membrana epitelial.)
Diferencias entre los nódulos no encapsulados y la infiltración linfática Puede ocurrir infiltración de linfocitos en el sitio del tejido lesionado y alrededor del mismo. Estos infiltrados difusos se consideran parte de la reacricitz inflan-latoria, o resultadodefinitivode la misma,y su aspecto difiere del de los nódulos porque no son redondeados como los nódulos aislados sino de contorno irregular. Se distinguen de los nódulosfusionados porque en estos últimos el contorno de los nódulos individuales que se han fusionado se puede delinear por inspección cuidadosa. Además, los infiltrados linfociticos no poseen centros germinativos como puedenpresentarseen los nóduloslinfáticos discretos o confluentes.Puede observarseinfiltracióntisularde células de la serie linfocitica en las reacciones de homoitljerto y tambiénen lo quese llama reacciorles dehipersensibilidadtardia. En los infiltradosdelinfocitostambiénhayalgunasotras clases de leucocitos. GANGLIOSLINFATICOS AI comenzar el capítulo se describieron brevemente los ganglios linfáticos y algunas de sus funciones. Ahora daremos detalles. Distribuci6rl. Muchosganglioslinfáticos en las axilas e ingles y también distribuidos en el trayecto de los grandes vasos del cuello; se advierte un númeroimportante en tóraxyabdomen,particularmente en relación con los grandes vasos y el mesenterio. Algunos ganglios guardan relación con los vasos poplíteos, y hay pocos en el codo. En términos generales, los ganglioslinfáticosnoestándistribuidos donde se origina la linfa (como los nódulos linfáticos),sino en el trayectode los tributarios principales que fluyen hacia el conducto torácico y l a gran vena linfática. Estructura microscópica
de los ganglios linfáticos
Algunasconsideracionespreliminares.Un ganglio linfáticoobservado con pocoaumentoen un corte con H y E se tiñe principalmente de color azul obscuro(fig. 13-10A) porqueestárepletode linfocitosconnúcleos azules obscuros. El ganglio linfático tiene una porción externa llamada corteza y una interna llamada médula. En términos generales, los linfocitosseformanen la cortezayse desplazan hacia la médula. Sin embargo, la corteza
TEllDO LINFATIC0
385
Fig. 13-10, A microiotoglafia con poco aumento de un ganglio linfdtlco.
H
dihlllo
COI1
grdn
aumento de algunas células de un centro germinativo.
de un ganglio linfático difiere de la del timo porque consiste en gran medida en nódulos linfáticos(fig. 13-10A).Otra diferencia es que no hay componente epitelial en los ganglios linfáticos. Es un error comenzar el estudio de un ganglio !infáticoconsiderandoquees una estructura estática. En realidad, es un sitio de gran actividad. Como señalamos, la linfadrena por ellos y los macrófagos fagocitan abundantes partículas que pueden estar en la linfa. Los linfocitos, producidos en el ganglio y losqueconstantemente se añaden desdela sangre, pasan a lalinfa al drenarpor elganglio. En los
ganglios, se elaboran según se necesiten células asesinas y células plasmáticas que secretan anticuerpos a partir de linfocitos T y B activados, respectivamente. Además,constantementeseforman y luego desaparecen centros germinativos. En otras palabras, el estudio de un corte de un ganglio linfático presenta las mismas limitaciones que una instantánea de una escena siempre cambiante. La consulta frecuente delasfiguras 13-10 y 13-11 en las siguientes descripciones ayudará a descubrir los sitios donde ocurren diversas actividades. Tamaño y forma. Los ganglios linfáticosvarían
386
TEIIDOS DEL CUERPO Cápsula Zona que depende
del timo 7
\
Vaso linfático
Zona que fibras reticularee
\
Hilio
Vaso linfático eferente
Fig. 13-11. Esquema de un ganglio linfático. Obsérvese que la zona que depende del timo se extiende a distancia la línea de guiones. variable a cada lado de
en dimensiones desde elde semillas pequeñas hasta el de almendras sin cáscara. Son frecuentes los ganglios en forma de frijol y facilitan la descripción porque poseen superficies convexay cbncava, de modo que describimos la estructura de un ganglio de esta forma.
como aletas, de modo que la linfa no puede seguir un curso retrógrado hacia su sitio de origen (fig. 1311). La cápsula (negra en la fig. 13-11) esmás gruesa en el hilio, donde emite trabéculas de tejido conectivo que se extienden hacia la substancia del ganglio para brindar sostén yllevarvasos sanguíneos (fig. 13-11). También hay trabéculas dirigidas hacia Cápsula y linfáticos aferentes y eferentes adentro desdela porción dela cápsula que cubre la El gangliolinfático está rodeado por una r ú p s ~ h superficie convexa del ganglio (fig. 13-11). de tejido conectivo (fig. 13-11) suprayacentea la corteza. Como los ganglios suelen estar situados en Estroma de un ganglio el tejido adiposo, al extirparlos para efectuar cortes Al igual que la médula ósea, la substancia de un suele haber algo de grasa adherida a la porción externa de la cápsula; ello puede ayudar a diferenciar ganglio está constituida por estroma; aquí las céluun corte de gangliolinfático de otro de bazo, que las libres se sostienen ensu sitio de manera laxa. El tiene superficie peritoneal lisa. Por la superficie con- estromaconsta de células y substanciaintercelular, vexa del ganglio (fig. 13-11) se introducen enla cáp- principalmente en forma de redes de fibras reticulasula vasm linfáticos y otros salen de la porción pro- res asociadas con material de membrana basal. Estas funda de la escotadura que se llama hilio. Los vasos fibras conectan con la cápsula (fig. 13-11, izquierda) linfhticos que llevan linfa hacia el ganglio a través y también con las fibras colágenas dé las trabéculas de la cápsula se llaman linfhticos aferentes y los que que se extienden hacia el ganglio a partir de la cápla alejan del hilio del ganglio se denomina linfhticos sula y del hilio para brindar sostén interno (fig. 13aferentes (fig. 13-11). Las dos clases poseen válvulas 11, izquierda).
TEIID0 LINFATICO
La forn1aciOn reticular en u n ganglio tiene textura quevariadesdeintimamenteentretejidahastabastante abierta. En la corteza hay zonas redondeadas donde la red casi no existe (fig. 13-11,cerlfro gertrJir l a t i ~ o ) .Estas zonasestán en áreasmás 0 menos piramidalesdeunamallamás laxa (gris enla fig. 13-11).La base de las pirámides está orientada hacia la cápsula,perono en contacto con la misma. Sin embargo, parece que están conectadas con la cápsula por algunas fibras reticulares o colágenas. LOS espacios entreáreaspiramidalesadyacentesestánatravesados por una red reticular más abierta: muchos de estosespacioscontienenunatrabéculaquederiva de la cápsula (negra en la fig. 13-11). La red de fibras reticulares de las áreas piramidales (grises en la fig. 13-11) se continúa en la médula donde los extremos angostos de las pirámides se fusionan en estructuras llamadas cordorles t~ledulares(fig.13-11). En estos sitios, la red a menudo contiene más células plasmáticas que linfocitos. Los cordones medulares suelen ramificarse y anastomosarse entre sí además de conectar con las áreas piramidales. El número de trabéculas de tejidoconectivoy la distribuciónde la malla defibras reticularesparecenvariaralgoen distintas especies. La densidad de la malla reticular suele ser mayor alrededor de los vasos sanguíneos a los que brinda sostén. Los sitios donde están sostenidas en elestromacélulaslibres,principalmente linfocitos, se ven de color gris en la figura 13-11. Célulasdelestroma. Se considerabaengeneral que las fibras reticulares del estroma eran elaboradas por células reticulares y que éstas eran células pálidas de contorno vago derivadas del mesénquima (fig. 13-108) con prolongaciones citoplásmicasque se extendían irregularmente desde ellas, que y poseíanalgodefunciónfagocitaria. Tambiénse suponía que había fibroblastos en el estroma en sitios donde se necesitaba la clase de sostén brindada por las fibras colágenas comunes, por ejemplo, donde había separaciones o vasos sanguíneos, y que se observaban macrófagos en el estroma,perocomo células libres en los intersticios de la red. Frecuentementesedescubrióquela células del estroma difieren en diversas regiones y ha sido posible clasificarlas por criterios morfológicos y citoquímicos. Las áreasricasenlinfocitos B como los nBdulos linfáticos, no sólo en los ganglios linfáticos sinotambiénen el bazo,muestranpredominio de las células reticulares dendríticas; recibieron este nombre porque el citoplasmaseramificayforma muchasprolongaciones(gr. dendron, irbol).Aunque esas células no son fagocitarias, pueden conjugar antígeno en la superficie. Tienen un anillo delgado de citoplasma y están unidas entre sí por desmoso-
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mas (también se tiñen para esterasa inespecífica en el citoplasmay para 5’-nucleotidasa enla superficie). En áreas ricas en linfocitos T, por ejemplo, la corteza profunda de los ganglioslinfáticos (y las vainas linfáticas periarteriolares del bazo) que describiremosa sudebidotiempo, las células del estroma tienen núcleopolimorfoyprolongaciones digitiformes que se entremezclan entre otras células. (También presentan fosfatasa ácida en las regiones de Golgi y abundante ATPasa en la superficie.) Las regiones ricas en linfocitos B y T poseen células de estromacon característicasdemacrófagos(presentanlasenzimascitoplásmicas inespecíficas esterasa y fosfatasa ácida, pero carecen de 5’-nucleotidasa y ATPasa en la superficie).Alrededordevasossanguíneos y linfáticos hay células del estroma que parecen ser fibroblastos (muestran fosfatasa alcalina en la superficie). Los dos primeros tipos de células del estroma que hemos descrito parecen corresponder a lo que antes se llamaba células reticulares.
Senos y sinusoides de un ganglio linfático La palabra seno deriva del latín sinus que significa espacio hueco, y sinusoide proviene del latín sinus y del griego eidos, que significa forma. En consecuencia,unsinusoide es algoque tiene la forma de un espaciohueco.Senoseempleaen anatomía macroscópica para denotar una cavidad. En histología, suele emplearse el nombre sinusoide para denotar un vaso de pared delgada con luz comparativamente grande por la cual durante la vida del sujeto fluye sangre o linfa. En los ganglios linfáticos el seno subcapsular se parece más a un espacio que a un tubo, por lo cual se llama seno. Como ya mencionamos, hay algunas fibras reticulares o colágenas que se extienden entre las bases de las áreas piramidales de un ganglio linfático y las porciones de la cápsula hacia las cuales están orientadas. Hay unadisposiciónsemejanteentre los lados de las pirámides adyacentes, en los cuales puede o no haber una trabécula (fig. 13-11), y en los espacios entre los cordonesmedulares(fig.13-11)estos espacios atravesados por pocasfibrasreticulares o colágenas forman lo que se llama setzos del ganglio, como explicaremos. Senos linfáticos. Los linfáticos aferentes vacían la linfa a través de la cápsula de un ganglio en un espacio entre la cápsula y la base de las pirámides que se llama setlo subcapsular (figs.13-11y 13-125). Fundándoseenestudioscon MF, solíadescribirse que este espacio contenía células fagocitarias cuyas prolongaciones citoplásmicas conectaban entre sí de modo que formaban una redsemejanteatelaraña
Fig. 13-12. Micrografía e l e c t 6 n ~ c a( X 2 000) de l a CorteLa de un
gangliolinfático.Arribase vela cápsula delgada (Cs). Debajo está el senosubcapsular, S, quecontiene linfocitos (li) ymacrófagos (Ma). El seno subcapsular está rev e s ~ ~ dpor o celula~end<>lclidles( E ) yperforado por algunastrabéculas delicadasdetibras colágenas cubiertas por endotelio (véase también la siguienteilustración). El asterisco indica unahendidura en el revestimientoendotelial del seno. En el nódulo linfático suprayacente al seno algunos linfocitos están marcados con Ly y una céCR. (Nopajalula reticular con roonhrl, C ., Luck, S. C . and Simon, C m . T : Am. 1 l'alhol., c . i . 1 197l.r ,
por la cual pasaba la linfa y que actuaba como tamiz de partículas por la acción fagocitaria de las entoncesllamada células"reticuloendoteliales"de la telaraña. El estudio de ganglioslinfáticos de rata con ME efectuadoporNopajaroonsri, Luk ySimon,con amplificación relativamente baja, indica una estructura de tipo diferente. El seno subcapsular (fig. 13-12s) resultaunespaciovirtualperoque posee muchas células libres. Está revestido por lo que los autores llamaron endotelio linfútitiro (fig.13-12E),queconsiste en células aplanadas que no difieren de manera importank del endoklio corrienle que reviste l o s vasos linfáticos y sanguíneos en general. Sin embargo, descubrieron que si bien el endotelio que reviste a la cápsulaeracontinuo, el que tapiza el lado profundo del seno era discontinuo ninguno y posee membrana basal. Descubrieron que alguna que otra trabéculacolágena o reticularatravesaba el seno subcapsular (fig. 13-13) y que estaban cubiertas por
endotelio. El seno contiene abundantes células libres, la mayor parte de las cuales son macrófagos y linfocitos (figs. 13-12, Ma y Li). En consecuencia, sus observaciones difirieron delasnociones antiguas acerca de la estructura de los senos linfáticos, pero, como ambosconceptosindicanquehaymuchas células fagocitarias en los senos, apoyan la idea de que en ellos ocurre filtración. Según la noción más nueva, los macrófagos y los linfocitos situados en las áreas piramidales ya descritas tendrían acceso fácil a los senos a través del endotelio discontinuo de este lado del seno. Desde el seno subcapsular la linfa continúa por el ganglio cursando por los senos corticales y subcorticales, situados entre los lados de las Breas piramidales antes descritas; en este sitio se añaden linfocitos adicionalesa la linfa. Estos conductosconectan,a su vez, con los senos meddures, entre los cordones medulares (fig. 13-11), y llevan la linfa a los linfáticoseferentes quesalen del ganglio. Se advirtió en
TEIID0 LINFATICO
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plasmáticas. En seguida,lasáreas más O menos piramidales atestadas de células de la serie linfocítica tienen aspecto lo suficientementeredondeadopara que se hayan llamado nódulos linfúticos y, en realidad si poseen centros germinativos, como se observa en la figura 13-10, el aspecto del nódulo más o menosredondeadoaumentaporquelinfocitosdensamente aglomerados forman un anillo alrededor de cadacentrogerminativo(fig. 13-10). Sinembargo, estosnódulos tienen colasquecontinúanhacialos cordones medulares, pero ello no se aprecia obligadamente en todosloscortes. En consecuencia, es frecuente decir que la corteza de un ganglio linfático como el que se ilustra en la figura 13-10A, contiene nódulos linfáticos (en lugar de áreas piramidales). A menudo están separadosuno de otropero pueden fusionarse como muchos que se aprecian en la figura 13-10.
Fig. 13-13. Micrografia electronics de barrido ( X 1 900) de u n
seno linfático subcapsular en la cual se advierte la malla de trabéculas(flechas)queunen la cápsula(Cs)con el estroma del ganglio (LP).Estas trabéculascorrespondena los fascículos de colágena que se observan atravesando el seno con el microscopio S. Luk y G. Simon.) electrónico de transmisión. (Cortesía de
el estudio con ME antesmencionadoquetodos los senos tienenel mismotipo de estructuraque elsenosubcapsular, puesestánrevestidos porcélulas endoteliales linfáticas, todaslascualesson discontinuas. Además, al igualqueen el senosubcapsular, no hay membrana basal neta. En este sitio, brechas entrelas células de revestimiento permitenla entrada o salida libre de células de las áreas piramidales o los cordonesmedulares. Los linfocitos y los macrófagos fueron lostiposmásfrecuentesdecélulas observadas enlos senos.
Nódulos linfáticos de un ganglio Las zonas dela mallareticulardelicada que proporcionanarmazóna las áreas piramidales y se unen con los cordones medulares estánrepletas, excepto enla porcióncentral(dondehaycentros germinativos), de células de la serie linfocítica; principalmente linfocitos pequeños, células progenitoras más voluminosas en menornúmero. La trama de los cordones medulares también está pletórica de células libres que varían desde linfocitos hasta células en diferentesetapas de diferenciaciónhaciacélulas
Zonas del ganglio linfático que dependen del timo La timectomía efectuada al nacer tiene efecto muy característico y específico sobre la estructura delos ganglioslinfáticos del animal. En elratónadulto normal, la corteza consta denódulos linfáticosque a menudoestán fusionadosy pueden tener o no centros germinativos y de los cordones medulares se llaman zonascorticalesmedia y profunda; están menosdensamentepobladas porlinfocitosquela porción más superficial dela corteza. En estas regioneshayvasossanguíneos deuna clase especial llamados uénulas poscapilares, cuyas paredes consisten característicamente en endotelio más o menos ctibico, a travésdelcualsuelen emigrar los linfocitosdela sangrea la linfa (figs. 13-20 y 13-21). Las vénulas corrientes sondepareddelgada y tienen epitelioaplanadoqueconsiste encélulas deforma escamosa. Según describió Parrott, los efectos dela timectomía al nacer se manifiestanprincipalmente en las porciones media y profunda de la corteza que presentan agotamiento de linfocitos,y las venas poscapilares que se convierten en vénulas corrientes de pared delgada. Esta región fue llamada por Parrott, de Sousa y East zona dependiente del timo de un ganglio linfático. En la figura 13-11 esta zona se extiende a distancia variable a cada lado dela línea marcada "zonadependiente del timo". Hoy se considera que los linfocitos de esta zona son principalmente T y que el timo debe sembrar esta región para su desarrolloyconservación.
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TEJIDOS DEL CUERPO
Nódulo
primario
Centro nerminativo
Fig. 13-15. Microfotografía con poco aumento de parte de un gangliolinfático del perro, en lacualseadvierte unnódulo primario. La porción central contiene un centro germinativo pálido.
Fig. 13-14. Microfotografía deregionesdeun ganglio linfático mediastínico derata. A , centro germinativo activo. Las flechas indican células en mitosis. B, centro germinativo. La flecha indica el núcleo deuna célula reticular;obsérveseque el citoplasma es muy vago. C, borde de un centro germinativo; la flecha señala una célulavoluminosa con anillo de citoplasmabasófiloque tiene borde agudo; es una célula redondeada libre, probablemente plasmablasto. D, cordónmedular. Las flechas indican células plasmáticas.Obsérvense las áreas negativas de Golgi enel citoplasma,como abajo c1 la izquierda. E, senosmedulares; las flechasseñalan macrófagos.
La zona que depende del timo de un ganglio linfático es la que participa principalmente cuando se coloca unaloinjerto en l a región quedrena en el ganglio. Parrott comprobó que en esas circunstancias en unosdías aparecen acúmulosde células
libres voluminosas con citoplasma basófilo; los acúmulos a menudo guardan relación con vénulas poscapilares. Sin embargo,enaloinjertospracticados en ratones timectomizados al nacer, no se observan cambios tempranos de esta clase en los ganglios linfáticos siguiendo las vías de drenaje y sólo en etapa ulterior aparecen algunas células libres con citoplasmabasófilo.Además,sehacomprobadoque al efectuartrasplante tímico en ratones timectomizados alnacer,loslinfocitosdeltrasplante emigran hacia la sangre y por Último ocupansitiosenlas áreas dependientes del timo en los ganglioslinfáticos. Con técnicas de inmunofluorescencia se comprobó que los linfocitos B están situados en los n6dzllos linfhticos de la corteza, en tanto que los linfocitos T están en la porción profunda de la misma. Por ello, en el esquema que se presenta en la figura 13-11, la zona dependiente del timo del ganglio sería aquella que, como señalamos, se extiende en un breve tramo a cada lado de la línea de guiones marcada "zonadependiente del timo". Extendiéndosedesdeun poco por arriba de esta línea hasta la base d e l a región piramidal, los linfocitosseránprincipalmente de tipo B. Sin embargo, hay mucho movimiento de linfocitos de las dos clases, por lo cual hay mezcla importante de los dos tipos. Además, los linfocitos B se presentan en la punta de las áreas piramidales
TEJIDO LlNFATICO
Fig. 13-16. Microfotografía con poco aumento de un nódulo es pálido sino primario que contiene centro germinativo que no basófilo. La inspección cuidadosapermitecomprobarquecontiene muchas imágenes mitóticas (véase en la fig. 13-14, A , B y C. vistas con mayor aumento de esta clase de centro germinativo).
y a los lados de las mismas.
También se observan en los cordones medulares, pues estos últimos son el sitioprincipal de formación de célulasplasmáticas que, claro está, seoriginan delos linfocitos B. En consecuencia, cabe suponer que la incapacidad delos ratonestimectomizadospararechazaraloinjertos dependede que carecen de linfocitos B en las partes de los ganglios linfáticos que participarían en la producción de célulasasesinas. Centros germinativos. Son áreas redondeadas quesuelen observarse enla mitad de losnódulos linfáticos (a menudo llamados nódulosprimarios) de la corteza, de modo que los centros germinativos a veces sedenominan nódulos secundarios. El sitio de loscentrosgerminativos(nódulossecundarios) en relaciónconlasáreascorticalespiramidales se muestra en lafigura 13-11, y su aspecto en una microfotografía con muy poco aumento en un corte de gangliolinfáticoseilustra enlafigura 13-10A. También se observan centros germinativos con amplificación algo mayor en las figuras 13-14A, 1315 y 13-16, y con mayor amplificación enlafigura 13-14,B y C.
391
Importancia de los centros germinativos. Algunos delos hechos de los cualespuedededucirsela importancia delos centros germinativos son éstos. En primer lugar, no se desarrollan en los nódulos linfáticosantes del nacimiento ni se descubrendespués del mismo en animales criados enun medio sin gérmenes. Otros datos indican que los centrosgerminativos sólo se forman en los nódulos primarios del ganglio linfático porque este ha sido expuesto a un antígeno quemuy probablemente llegó porlalinfa originada enalgún sitio del cuerpo donde había antígeno extraño. Ellosuele ocurrir como resultado de infección bacteriana de la parte del cuerpo de la cualproviene lalinfa quedrenapor el ganglio. En segundo lugar, sibienpuede producirseanticuerpo en ganglioslinfáticosqueno han formadocentros germinativos, estos suelen aparecer en el curso de la exposiciónprolongadade un gangliolinfáticoa un antígeno. En consecuencia, el desarrollo de centros germinativos en una reacción primaria parecería ser indicación deque hay demanda importante y prolongada de producción de anticuerpos. Tiene mayor interés aunque los centrosgerminativosaparezcan en los nódulosprimarios de un gangliomuchomásrápidamentecuandohay respuesta secundaria al mismo antígeno; esto es, cuando un ganglio se expone por segundavez al mismo antigeno y produce un anticuerpoespecífico. Ello pruebaqueexiste la memoriainmunológica%en los nódulos primarios. Explicaremosdos factoresque pueden participar en lamemoria. El primeropareceser queenlos sitiosdondese desarrollan centros germinativos en los nódulos primarios existen célulasreticularesdendríticas con núcleos voluminosos y pálidos (fig. 13-14B flecha) y citoplasma comparativamente difuso, que a menudo emite prolongaciones. En consecuencia, estas células tienen superficie extensa. Nossal .descubrió que la superficiede lascélulas reticularesdendríticas en las cercanías de losnóduloslinfáticos dela cortezase llenan de moléculas de anticuerpo producidas como resultado delaprimera exposición delindividuo al antígenoparticular. En consecuencia, si elmismo antigeno llega al ganglio linfático como resultado de lasegunda exposición,granparte del antígenopudiera ser atrapada por el anticuerpo en la superficie de estascélulas reticularesdendríticas.Deestamanera, el segundo lote de antígeno se concentraría en un sitio donde es probable que encuentre linfocitos adecuadamenteprogramados,a loscuales activa. Un segundo mecanismo de participación dela memoria en la producción de una reacción secundaria más intensa es que las células de memoria de vida larga delas variantes T y B hayan permanecido
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TEIIDOS DEL CUERPO
Fig. 13-17. Microfotografías de fluorescencia con poco aumento y gran aumento de parte de un ganglio linfático poplíteo de conejo después de una segunda inyección de toxoide diftérico. Los sitios donde hay anticuerpo se presentan como áreas brillantes. La observacibn cuidadosa de la imagen de la derecha demostrará que hay antiG. cuerpo en el citoplasma de las células con las características deci~lulasplasmáticasjbvenes.(Cortesíade Sainte-Marie.)
en los tejidos linfáticos después de la primera exposición a un antígeno. Serían activadas rápidamente alrepetirse la exposición,inclusodespuésdelargo tiempo.Comohaytantasquepuedenencontrarse con el antígeno, la reacción secundaria se caracteriza pormayorproduccióndeanticuerpo y formación rápida de centros germinativos. Los centros germinativos, aunque consisten principalmente en linfocitos R, también poseen pequeño númerode linfocitos T. Además,enestoscentros abundan los macrófagos. Los linfocitos T, por 5u papel como células auxiliares, parecen ser necesarios para la formación de centros germinativos y para la memoria inmunológica, pues los ratones con atimia, congénita carecen de centros germinativos y de memoria inmunológica, y el injerto de timo restablece ambos, posiblemente al brindar células T auxiliares. Investigación delas reacciones primarias y secundarias mediante la inmunofluorescencia En 1958, Coons empleó la técnica de emparedado de inmunofluorescencia (fig. 9-21) para estudiar es-
tas reaccionesen los ganglioslinfáticos.Descubrió que al cuarto día, en la reacción primaria en un corte del ganglio se advertían aproximadamente 50 células que mostraban anticuerpo, y que el número no aumentaba en los siguientes cuatro días. Sin embargo, en una reacción secundaria descubrió que para el segundo día tras la inyección deantígenohabía centenares de células que elaboraban anticuerpo en una región equivalente. Además, descubrió que estas células estabandistribuidasconirregularidadsuficiente (fig. 13-17) para indicar que no pertenecían a un solo clono sino que se habían originado independientemente. En resumen:ladiferenciaesencialentrela respuesta primaria y la secundaria (y también la relación de estasrespuestascon la formaciónde los centros germinativos) es que en la primeraexposición a un antígeno, el númerode linfocitos B programados para reaccionar con el antígeno en el ganglio es comparativamente escasa; estas pocas células, sin embargo, se tornan activadas y proliferan, convirtiéndose por diferenciación en células plasmáticas o volviendo a ser linfocitos pequeños (células de memoria) que tienden a permanecer en el ganglio
Fig. 13-18. M i c r o g r a f í a s electrhicas de células de un ganglio linfáticotomadasunosdías después de inyectar antígeno en el sitio que drenaba en el mismo; se observan cambios en el aspecto de un linfocito al convertirse en célula plasmática. A, en el úngulo inferior izquierdo el citoplasmade unlinfocitopequeño (noactivado) (L)contiene pocos ribosomas y mitocondrias ( m ) . El resto de la micrografíamuestra un linfocito activado, cuyo citoplasma tiene abundantesribosomasypolisomas (ps). B. la micrografíacorresponde al desarrollo ulterior de un linfocito activado. Además de abundantes ribosomas libres y polisomas, la célula presenta en abundancia retículo endoplásmico rugoso, lo cual indica que se ha diferenciadosiguiendo la serie de células plasmáticas. En el úngulo superior derccho puede advertirse parte de un linfocito pequeño (no activado);compárense el aspectq del núcleo (N) y el citoplasma (C) con el de las otras células ilustradas en las partes A y B de esta figura. (Cortesía de H. Movat.)
linfático. En consecuencia,despuésde la respuesta primariahaymuchosmáslinfocitos B, todos los cualessonidénticosenprogramación al primero. Como hay mucho mayor número para reaccionar a una segunda exposición al mismo antígeno se producemás anticuerpoporunidadde tiempoyen brevesealcanza un títulomayor de anticuerpo. También aparecen antes datos microscópicos de activación, esto es, formación de centros germinativos (que indica activación de linfocitos B). Después de describir el papelque los linfocitos tienen en las reacciones primaria y secundaria y el de las células reticularesdendríticas en los nódulos, debemos añadir que los macrófugos, además de desempeñar la funciónfagocitariadefiltraciónen los ganglios linfáticos y otros tejidos linfáticos, participan de manera inespecífica en la reacción inmunitaria. Los macrófagos eliminan el exceso de antigeno, lo degradan parcialmente, incluso parecen capaces depresentarloa los linfocitosen forma más inmunógena.Porla semejanzamicroscópicaentre las células reticulares dendríticas y los macrófagos, muchosinvestigadoresnointentandiferenciarlos.
Cambios de la estructura fina que ocurren cuando un linfocito B activado se convierte en célula plasmática Un linfocito €3 activado suele tener un núcleo más voluminoso que el de un linfocito pequeño y la cromatinaestámenoscondensada. Posee un anillo anchodecitoplasma basófilo comoseobservaen cortes con MF. Valiéndose de ME, el núcleo del linfocito activado es relativamente pálido (marcado N en la fig. 13-MA). El citoplasma se caracteriza por abundancia de ribosomas libres y polisomas (ps en la fig. 13-MA). Las células de tipo linfocito B que se convierten por diferenciación en células plasmáticas a veces sellaman plasmablastos o inmunoblastos. Cuandouna célula deesta clase se convierteen plasmática adquiere cisternas grandes de retículo endoplásmicorugoso(señaladas en la fig. 13-18B) y aparato de Golgi mayor, de modo que se convierte en célula secretoria que elabora anticuerpo. Los linfocitos B activadossuelenemigrara los cordones medulares, donde completan su desarrollo en células plasmáticas. Las célulasplasmáticascarecen de
motilidad y viven pocos días. AI ocurrir la diferenc i a c i h , el núcleo de una célula plasmática disminuye de dimensiones y el ciloplasma se Lorna comparativamente más abundante.
Distintas clases de inmunoglobulinas Como mencionamos en el capítulo 9 al hablar de las células cebadas y la alergia, hay varias clases de moléculas de anticuerpo. En este capítulo hemos expllcado las reacciones tnmunitarias y donde ocurren, y para completarel temaparaquienesdeseen másdatos describiremos brevemente las distintas clases de Inmunoglobulinas. Fundándose en sus dimensiones moleculares y composición, se reconocen cinco clases de inmunoglobuliflas; se tienen suficientes conocimientos acerca de estos tipos para sugerir que desempeñan funciones diferentes en el cuerpo y que son sintetizadas en distintos sitios. La IgG es la inmunoglobulina que alcanza concentración máxima en el suero normal y constituye un 75 por 100 de toda la inmunoglobulina. Es elanticuerpoque suele mencionarse en relación con procedimientos duraderosdeinmunización. El coeficiente desedimentación de 6s a 75 corresponde a pesomolecular de aproximadamente 150 000. Las moléculas de IgG tienen vlda comparativamente duradera en el cuerpo y pueden fijarcomplemento. Esta clase de inmunoglobulina es producida por las células plasmáticas y tamblén por las célulasconaspecto semejante a los linfocitos B activados peroque hanadquiridoalgodelretículoendoplásmicorugoso. Estas célulasestánenlibertaden el tejido conectivo laxo, en los nódulos linfáticos debajo desuperficiesepitelialeshúmedas,en la médulade ganglios linfáticos y en la pulpa roja del bazo. IgG es la única clase de inmunoglobulina que puede atravesar la placenta;ellopermite que unniñorecibaanticuerpos de la madre, que lo ayudan desde el nacimiento hasta que ha tenido tiempo para elaborar los suyos propios. Las moléculas de inmunoglobulina de la clase Ilamada IgM sDn mucho mayoresque las de IgG, con peso molecular de aproximadamente 900 O00 y coeficiente de sedimentación de 19s. Cada molécula es un pentámero de 5 subunidades de IgG unidas por un anillo de enlaces o puentes de hidrógeno. Esta inmunoglobulina es elaborada característicamente en la respuesta temprana de anticuerpo humoral a un antigeno, por las mismasclasesque producen IgG y en los mismossitios.Hoyespatenteque las mismascélulaspueden producir las dos clases de inmunoglobulinas. La IgM es muchomáseficaz quelaIgG parafijar y activar el complementoy, en consecuencia,para mediar en acciones citotóxicas. La IgM es menos eficaz que IgG en las reaccionesdeneutralización,estoes, aquellas en las cuales moléculas funcionales (de la indole de enzimas) son inactivadas por combinación con anticuerpo. AI reaccionar con un antigeno, la IgM tiene probabilidad
mucho mayor que IgG para producir un complejo antígeno-anticuerpo que precipita. La IgA es otra variedad capital de inmunoglobulina, caracterrsttca de las secreclonescorporales. Tanlbien se observa en elsuero, donde la concentraciónsuele ser mayor que la de IgM. Se presenta en las lágrimas y la leche, pero principalmente en las secreciones mucosas de los aparatos respiratorio y gastrointestinal. Las moléculastienen la característicageneral de las moléculasdeinmunoglobulina,peroconsistenenuna a cuatro subunidades. La IgA que aparece en las secreciones (IgA secretoria) se presentaprincipalmente en forma de dimero, mantenido junto por un componente polipeptídicollamadocomponentesecretorio. El peso molecular deIgAsecretoria es deaproximadamente 400 000. Las moléculas precursoras de IgA son sintetizadas en las células plasmáticas; el componente secretorio parece ser sintetizado en las células epiteliales, de modo que el dimero y el componente secretorio pueden combinarse antes de ser secretada la IgA secretoria. Como las moléculas de IgA secretoria poseen actividad de anticuerpo y sesecretanhaciasuperficiesepiteliales húmedas, brindan una primera línea de defensa contra potenciales invasores antes que estos últimos entren en el cuerpo. Se considera que IgA es especialmente acttva contra virus La IgD es una clase de inmunoglobulina menor~que difiere de la IgG Únicamente por detalles de la estructura de las moléculas. Se desconoce su funclón, pero pudieraguardarrelación con la regulaciónde las reaccionesinmunitarlas. La IgE, como mencionamos al hablar de las células cebadas en el capítulo 9, es una clase menor de inmunoglobulinas que tienen afintdad especial por las células cebadas y los basófilos y son mediadoras de las reacciones alérgicas. Estas moléculas,cuyaproducclónes estimulada por antigenoscomopolvos y polen, se fijan a los receptores Fc en la superficie de las células cebadas por el extremo Fc, y quedan los sitios de combinación de antigeno libres para reaccionar con antigenos. El resultadode la conjugación deantigeno es la liberación repentina de los gránulos de las células cebadas, con las consecuencias farmacológicas consiguientes de la exposiclón de vasos sanguíneos a la htstamina y a otras substancias vasoactivas que contienen los gránulos. La IgE es producida en las células plasmáticassituadasdebajo de superficiesepitelialeshúmedas, esto es, en los mismos sitios donde se produce la IgA, pero en sitios diferentes de aquellos donde se elabora IgG se presenta como monómero y las moléculas tienenaproximadamente las mismasdimensionesde las IgG. La sucesióndeaminoácidosdelas cadenas pesadas es algo dtferenie. IgE. al Igual que IgA e IgB, no fijan complemento. AI exponerse a cualquier antígeno, hay estímulo de la producción deinmunoglobulinasde las cincoclases, pero pronto se ponen en marcha mecanismos reguladores complejosdemodoque, endistintascircunstancias, por último predomina una u otra de las inmunoglobulinas.
TEIID0 LlNFATlCO
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Fig. 13-19. Micrografíaelectrónica ( X 15 000) deunavénula poscapilarpequeña(aproximadamente 8 p m dediámetro)en la corteza de un ganglio linfático de rata. Obsérvense las células endoteliales características que revisten al vaso. La situada arriba a la izquierda muestra vacuolas y regiones notables de Golgi (G). También se indica la lámina basal (lb)querodeaalvaso.(Cortesía de C. Nopajaroonsri y G. Simon.)
Riego sanguíneo de los ganglioslinfáticos y cómo pasan los linfocitos de la sangre a la linfa Un ganglio linfático recibe riego sanguíneo exclusivamente (o casiexclusivamente)por las arterias que entran en el hilio. Las arteriolas que se desprenden de ellas ascienden hacia la substancia del ganglio por las trabéculas y los cordones medulares. Las arteriolas llegan hasta la corteza,pero,según Menzies, terminan en capilares antes de acercarse a los centros germinativos. En consecuencia, un centro germinativo y la zona de corteza inmediatamente adyacente reciben únicamente capilares. Muchos de los capilares que descienden de la corteza (hacia la médula) se convierten en vénulas pos-
capilares,queenmuchoscasossoncomparativamente largas y están revestidas por endotelio cúbico (inclusomásalto)(fig.13-19). Estas vénulasson más abundantes en el área cortical que se indica de manera toscaen la figura 13-11 como la zonadependiente del timo del ganglio. A través de las paredes deestasvénulaspeculiaresemigranprincipalmente los linfocitos de la sangre a la linfa en la recirculación. Han sugerido distintos conceptos acerca de cómo pasan los linfocitos por el endotelio de estos vasos a debido al problema de interpretar, fundándose en cortes, lo que ocurre realmente en tres dimensiones. La situación fue estudiada por Schoefl, quien presentó pruebas convincentes de que los linfocitos emigran a través del endotelio al pasar entre
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TEIIDOS DEL CUERPO
Fig. 13-20. Esquema en el cual se ilustra chmo 10s linfocitos puedenemigrarentre la células endotelialescomparativamente altas que revisten las vénulas poscapilares de manera que las células permanecen herméticamente unidas entre sí enalgLnnivel para t r n p d l l IJ perdida t"ct'\~va d c ItcIudo. tSh
células endotelialtsadyacentes.Como las células endotelialesson altas en estosvasos, el endotelio funge de sello hermético al pasar el linfocito entre las células, porque para el momento en que el linfocito llega a la membrana basal de las células entre las cuales se ha introducido, se han cerrado sobre la abertura en el lado luminal (fig. 13-20). En la figura 13-21 se observan dos linfocitos en migración a través del endotelio, que se ha cerrado en el lado luminal. Un linfocito se ha abierto paso por la membrana basal paraentraren la substancia del ganglio, desde la cual probablemente será transportado por la linfa para llegar por último al conduclo torácico y volverde nuevo a l a sangre. La recirculacihnde los linfocilos se explici' antes (pág. 324).
Diferencias entre diversos ganglios linfáticos. Hay algunasvariacionesen el aspectomicrosc6pico de ganglioslinfáticostomados de distintossitios del cuerpo. En algunos, los n6dulos linfáticos de la corteza estánmuydesarrollados y hay pocamédula manifiesta. En un corte de un ganglio de esta clase, al estudiante le será difícil encontrar cordones y senos medulares. En ganglios tomados de otros sitios del cuerpo, la queestámejordesarrollada es la médula. Estos gangliosdebenutilizarse para estudiar los cordones medulares. Recuérdese que un solo corte hecho a través de un ganglio no siempre revela la estructura microscópica global. Ganglios linfáticos hemales
y ganglios hemales
La mayor parte de los mamíferos tienen, además de ganglios linfáticos, un número mucho menor de estructuras que sólo difieren de éstos porque tienen coloramarillo o rojoy no gris. En el corte,estas estructuras guardan semejanza con los ganglios linfáticos, pero tienen conductos algo mejor definidos en la malla tosca y algunos de ellos, o todos, están ocupados por sangre y no por linfa. Cuando sólo algunosestánllenosdesangre y otros de linfa, la estructura se llama ganglio linfútico hemal; si todos los conductos están llenos de sangre, se llama ganglio hemal.
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Fig. 13-21. Microgratia electrhnica ( X 18 500) departede la pared deunavénulaposcapilarde un ganglio lintáljcrl de rala, en Id cual se observan C f c E ~IntOClI~~s (Li) que atraviesan la pared entre dos células endoteliales (E) que revisten l a luz (L).Partede un linfocito(señaladopor la flecha)ha creado una hendidura en la Iámina basal (lb) y está escapando del va50. (Ndpa~aroonsri,C . L u k . s., y Simon, G . T . : Ani. J . I'athol., 0 5 : l . 1971.1
Hay dudas de si los ganglios linfáticos hemales O los ganglios hemales son estructuras constantes en el ser humano, pero a menudo se ha descrito que son frecuentes en el tejido peritoneal prevertebral, en la raíz del mesenterio, cerca del estrecho de la pelvis y a veces en otros sitios. No hay suficientes en el ser humano para filtrar mucha sangre, pero es importantesaberque existen, paraque encasodedescubrirlos en la operación o la necropsia no se confundan con tejido patológico.
BAZO Los nódulos linfáticos no encapsulados, los ganglios linfáticos y el bazo son los sitios importantes del cuerpo en los cuales los linfocitos son activados para formar células que elaboran anticuerpos o intervienenen la reaccióninmunológicamediada por células. Sin embargo, hay división de las funciones entre estas clases de tejido linfático, de modo que puede haber reacción adecuada a antígenos en cualquierade los tres Lipos principalesdelíquidos corporales: líquido tisular, linfa o sangre. Los n6dulos linfáticos no encapsulados están expuestos a antígenos que pueden presentarse en el líquido tisular que los baña. Los ganglios linfáticos están dispuestos en el trayecto de los vasos linfáticos y por su estructura los linfocitos quedan expuestos de manera eficaz a la linfa que drena por ellos. Por último, el bazo es un órgano aislado de los dos tipos mencionados de líquidos corporales, pero encaminado propora cionar a los antígenos que se presentan en la sangre exposición amplia y razonablemente duradera a diversas células programadas inmunológicamente competentes al circular la sangre por esta víscera. Característicasmacroscópicas. El bazo es un órgano que tiene la forma y dimensiones de la mano empuñada. Está situado en el abdomen bajo las costillas novena, décimay decimoprimera,con el eje mayor paralelo a ellas. El color púrpura depende de la abundancia de sangre que contiene. Posee consistencia blanda y es más frágil que la mayor parte de los órganos. (Siempre debe tomarse en cuenta la posibilidadde quesufraestallamientoen las lesiones graves por aplastamiento.) La mayor parte de la superficie es lisa y no está unida por grasa ni tejido conectivolaxoaotrosórganosniestructurascon los cualesestáen contacto; esa superficie sellama serow. Puedeadvertirse un surcolargocerca del bordeinternoque se llama hilio. Alacercarseal hilio alargado, la arteria esplénica se divide en varias ramas que entran en el parénquima del bazo separadamente en distintos sitios. Las venas y los linfáticossalen del bazo enrelacióncon las arterias
queentran enél. Las venasdespués se unen para formar la esplénica. No hay linfáticosaferentes queentrenen la superficie libre del bazo, como ocurre en los ganglios Iinfáticos, cuyas superficies están unidas al tejido en el cual se encuentran. Los linfáticos que existen en el bazo son eferentes y se circunscriben a las vainas del tejido conectivo de los vasos sanguíneos, como explicaremos. Ya mencionamos que salen por el hilio.
Funciones del bazo En primer lugar, el bazo es el sitio donde los antígenos que llegan a la sangre pueden activar linfocitos adecuadamenteprogramadosparaconvertirse en células inmunológicamente funcionales. En segundo lugar, en muchosanimales,pero no en el ser humano en estado normal; el bazo en la vida posnatal es un órgano hemopoyético que produce no sólo células de la serie linfocítica sino también de las series granulocítica y eritrocítica, además de megacariocitosyplaquetas. Enel hombre el bazo tiene esta función en estado normal sólo en la vida fetal. Sin embargo, conserva la potencialidad de hematopoyesis incluso enla edad adulta. En determinados estados patológicos puede convertirse de nuevo en órgano hemopoyético que produce las células que suelen formarse en la médula ósea; se llama entonces hemopoyesis extramedulav. En tercer lugar, en el bazoabundanmacrófagos que pueden llegar fácilmente a la sangre que circula en él. La materia principal que fagocitan al filtrar la sangre son los eritrocitos gastados viejos, pero también participa en la fagocitosis de leucocitos y plaquetas antiguos. La mayor parte del hierro liberado de la hemoglobina de los eritrocitos antiguos que fagocita el bazo vuelve a la circulación, donde se utiliza otra vez paraformarnuevoseritrocitosen la médula ósea. Los macrófagos del bazo también producenunpigmento, la bilirrubina,de la degradación de la hemoglobina, que circula al hígado donde se convierte en componente de la bilis. En cuarto lugar, el bazo puede tener una función mecánica. En estado normal, está más o menos distendido con sangre que circula por su interior y en ese sentido actúa más o menos como almacén sanguíneo.Particularmente enanimalesquea veces tienen que entrar en actividad muy intensa, el bazo puede liberar sangre almacenada hacia la circulación para permitir una acción de bombeo más eficaz del corazón; en este sentido, el bazo puede actuar como bancodetransfusiónautomática. El hecho de que en estado normal esté algo distendido por sangre en vida del sujeto es manifiesto si se comparan las di-
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TEIlDOS DEL CllERPO
Fig. 13-22. Esquema de un corte perpendicular a la superficie del bazo humano distendido. Obsérvese que la pulpablanca (irzgulo inferiorizquierdo) constadenódulos y conglomerados de linfocitos, y que la pulpa r o ~ aes una por sinumallaabiertarecorrida soides. Enla porción central de la ilustraciónapareceunatrabecula con venas.
Cápsula
I
Trabeculas
Sinusoides
mensiones de la víscera observadas al intervenir quirúrgicamentecon las apreciadas en la necropsia, porque después de la muerte el órgano se contrae y expulsa gran parte dela sangre hacia lavenaesplénicaaldisminuir lapresión interna. Por último, se considera que el bazo permiteque los elementosfigurados dela sangre se concentren en cierta medida al separarlos del plasma enel cual sehallan en suspensión.Lascélulasconcentradas pueden ser retenidas en el bazo periodos variables y después serliberadashacia la circulación. Además delas células, las plaquetas tambiénpueden seralmacenadas en el bazo, puesen estadonormal un porcentajeimportante delas plaquetas sanguíneas sepresentaneneste órgano.
I
Cordones de la pulpa
Pulpas blanca y roja Pueden obtenerse muchos datos acerca de la estructurainterna del bazo al examinar,a simple vista o con una lupa, un corte del mismo (ello suele hacerse en los exámenes de necropsia). Se advertirá que está rodeado por una cápsula de tejido conectivo (figs.13-22 y 13-23); la cápsula tiene algo de fibras de músculo liso, pero no pueden observarse a simple vista. La cápsula es lisa porque está cubierta con una capa continua dernesotelio.Las trabéculas de tejido conectivo (figs. 13-22 y 13-23) se extienden hacialasubstancia del órgano desdeel hilio y en menor medida desde la cápsula. El resto del interior del bazoestáocupado porlo quesellama pulpa
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Fig. 13-23. MicGfotografías con poco aumento de cortes perpendiculares en la cápsula del bazo. A , bazo colapsado. Pueden apreciarse la cápsula y una trabécula que se desprende de ella. B, bazo distendido al inyectar fijadorporlas venas. Adviértasequelapulparoja se ha abierto, yquelos sinusoides (S) son permeables.
esplénica;a simple vista se advierten dosclases: blanca y roja. La pulpa blanca está distribuida en forma de islotes consistentes, grises y diminutos (obscuros en la fig. 13-22), con algo menos de 1 mm de diámetro entre la pulpa roja blanda que ocupa el espacio restante. La armazón fundamental de la pulpa es una malla de fibras reticulares (fig. 13-22). Estructuramicroscópica del bazo humano En cortes perpendiculares a la cápsula examinados con MF, es patente que nódulos diminutos de pulpa gris observados en la superficie de corte del bazo son r~dduloslirlfhticos (fig.13-24); son los sitios principales de producción de linfocitos en esta víscera. Además, se observará que la pulpa roja que rodea a los nódulos linfáticoscontiene abundantes vasos sanguíneos en la malla (que no se observan en la fig. 13-22) porque la pulpa roja corresponde a la parte del bazo destinada a filtrar sangre. Algunos problemas relacionados con el estudio del bazo. En muchos animales de laboratorio el bazo tiene la mismas funciones que enel ser humano, pero en la vida posnatal la víscera de estos animales
suele tener las funciones adicionales de producir eritrocitos,leucocitos granulosos yplaquetas, que no efectúa el bazo del ser humano después del nacimiento. En consecuencia, en muchossentidos es más sencillo limitar la explicación de la estructura microscópicay la función del bazo en la vida posnatal al ser humano. Sin embargo, como el bazo de los animales de laboratorio posee muchas de las característicasobservadas enel ser humano,a menudo se emplean ilustraciones del bazo de animales además de las humanas. Otrofactor es que, en lo posible, la descripción histológica de cualquier órgano debe relacionarse con la estructura que tiene en vida del sujeto. Para que loscortes del bazosirvana este fin, deben tomarse medidas especiales,porque la vena esplénica drena en la vena porta en la cual la sangre, en lugar de estar a presión escasa, como enla vena cava, se halla a presión algo mayor. Esta presión se transmite en dirección retrógrada siguiendo la vena esplénica hasta las tributarias dentro del bazo y desde ellas a vías de grueso calibre llamadas sinusoides dentro de la pulpa roja. A causa de la presión venosa, los sinusoides en s u mayor parte están congestionados
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TEJfDOS DEL
CUERPO
Fig. 13-24. M~crofotografíacon pocoaumentode un bazohumano distendido. En este corte se ha seccionado longitudinalmenteuna arteria que sale deuna trabécula y atraviesa la pulpa roja. Por arriba dela arteria seadvierten muchos Iinfocitos dispuestos en una malla reticulardelicada.Hacia el lado izquierdo el tejido linfático que acompañaalaarteriase dilata y forma un nóduloprimario. La arteria enel sitio del nóduloprimario ha dado una rama que se introdujo en el nódulo como arteria folicular. El borde entre la pulpa se llama zona blanca y laroja marginal.
y dilatados por sangre. El bazo extirpado quirúrgicamente, como a veces se hace, se contrae en cuanto se quita la pinza de la vena esplénica, pues ello permite que la sangre de los sinusoides y las venas a presi6n escape por la vena abierla. De manera a n i loga, despuks de la muerte disminuye la presi6n en el sistema vascular, incluido el portal, de modo que el b a m se contrae y expulsa la sangre que contiene las venas. En consecuencia, si n o se toman medidas especiales, los cortesdebazorevelan la estructura microsc6pica del haz(, c o l a p d o y n o ladel dilatado que lenía en vida del individuo. El procedimiento Optinlo para obtener cortes de Llazo que correspondan a la estructura durante l a vida consiste en per-
Fig. 13-25. Microfotografíacon poco aumento del bazo colapsado cortadocerca del centro. Se observa una trabécula voluminosa que atraviesa la mitaddel campo; contiene una arteria (con luz comparativamente pequeha y pared gruesa) (abajo u la izquierda), y una vena (con luz comparativamentegrande y pareddelgada)a la derecl~a.
fundir la vena de la víscera colapsada con un fijador apresiónsuficiente para establecer el tamaño normal del órgano. Cápsula. La cápsula relativamente bien desarrollada(fig. 13-23) consta de fibrascolágenasy elásticasen las cuales haydistribuidosfibroblastos y a veces algunas células de músculo liso. En algunos animales el bazo tiene más células de múculo liso en la cápsula que en el ser humano, y la contracciGn puede ayudar al músculo liso de las trabéculas a contraer el bazo y a expulsar la sangrehacia la circulacibn en caso de urgencia. Es discutible que en el ser humano haya suficiente músculo liso para actuar eficazmente en este sentido.
TEJIDO LlNFATlCO
La.abundante concentración de elastina en la cápsula perniite que ésla se dislienda en vida del sujeto; enconsecuencia,en el bazocolapsado(muyempleado para preparar cortes) la cápsula tiene aspect o más grueso. La cápsula está cubierta por un revestimiento seroso (peritoneal) de mesotelio, que consiste en una sola capa de células planas. El citoplasma de las células mesotelialeses demasiado escaso paraobservarlo encortescorrientes,peropuedenadvertirse los núcleos planos. Trabéculas. Están esparcidas en la substancia del bazo (figs. 13-22, 13-23 y13-25). Se extiendena partir del hilio como un árbol con ramas, las cuales cursan en diversas direcciones para conectar a menudocontrabéculasqueseextienden al interior desde la cápsula. En cualquier corte, las trabéculas se seccionarán en casi todos los planos. La mayor parte, claro está, se cortarán oblicuamente. Al igual que la cápsula, consisten en tejido conectivo denso enelcualhayabundanteelastina.Tambiéncontienen algunas células de músculo liso pero, al igual queocurrecon la cápsula,sonmenosabundantes en el ser humano que en animales. Las trabéculas que parten del hilio llevan arterias, venasynervios. En términosgenerales, las más grandes se observan cerca del hilio y contienen los vasos de mayor calibre. La estructura microscópica de arterias y venas se explicará en el capítulo 19, pero si el lector consulta la figura 19-11, advertirá que las arterias están rodeadas por una capa mucho más gruesa de células de músculo liso que las venas. Valiéndose de estos criterios, el estudiante puede diferenciarfácilmenteunaarteriayunavenaen la mayoria de las trabéculas(fig.13-25). En la figura 13-25 la arteria está a la izquierda y la vena a la derecha. La pared de la vena es delgada, pero en la figura está en una trabécula gruesa. Quizá la forma más lógica de describir la estructura microscópica y las funciones de las diversas partes del bazo sea mencionarlas en el orden en que las abastece la sangre. En consecuencia,seguiremos la sangrede las arteriasde las trabéculasa la pulpaesplénica yde nuevo hacia las venas de las trabéculas, porque durante este trayecto se encontrarán todos los componentes de importancia. Relación de las arterias con la pulpa blanca. Las arterias que cursan desde el hilio en las trabeculas más grandes se dividen en ramas pequeñas que salen de las trabéculas (en consecuencia, las trabéculas menores sólo poseen venas) para entrar en la pulpa. Para brindar sostén a las arterias, las fibras reticulares del estroma de la pulpa esplénica se condensan principalmente a lo largo de un lado de las mismas
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Macrifagos Fig. 13-26. Microfotografía con inmersión en aceite, enlacual seadvierte un elipsoideen corte transversalen el bazo humano distendido. Consta de rnacrófagos dispuestos alrededor de un capilar, quecontiene un linfocito. La luzesel espacio blanco entre los macrófagos.
(pero también en cierta medida alrededor de ellas) para brindarles túnicas o vainas reticulares bastante gruesas. Las fibrasreticularesenestasvainasconlienen en su trama linfocitos (fig. 13-24). Aunque las túnicas o vainas,infiltradasporlinfocitosnoson nódulos linfáticos verdaderos en la mayor parte de su trayecto, se dilatan enalgunossitios(generalmente en u n lado)paraformarn6dulos linfáticos (fig. 13-22, abajo,izquierda; fig. 13-24, izquierda), que pueden contener centros germinativos. Así pues, la pulpa blanca del bazo está distribuida a lo largo de las arterias que dejar] Ius trubbmlus. En cada sitio donde una vaina se dilata para formar un folículo linfático la arteria emite una rama que irriga al nódulo (fig. 13-24, izquierda); se llama arteriafolicular (en el bazo los nóduloslinfáticos a menudo se llaman foliculos linfúticos). La arteria folicular emite ramas que irrigan los lechos capilares del folículo y luego salen del mismo hacia la pulpa roja circundante. Riego arterial de la pulpa roja. Según Solnitzky, unaarteriafolicular,aldejar la pulpablancay entrar en la pulpa roja adyacente, se divide en dos a seis ramasqueseirradian endistintasdirecciones a partir de su origen. Como estas ramas arteriales se disponenamanerade las cerdas rectas que nacen del mango del pincel de un pintor, se llaman arterias penicilares (lat. penicillus, pincel de pintor). Según el mismo autor, cada una de ellas se divide en dos o tres arteriolas, la mayor parte de las cuales pronto entran en estructuras pequeñas peculiares llamadas elipsoides (fig.13-26),dondepierdensus características arteriolares (paredes musculares y elásticas)paraconvertirseencapilares.Antesde considerar-el curso ulterior de la sangre por la pulpa
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TEIIDOS DEL CUERPO
roja del bazo, debemos explicar brevemente el papel de la pulpa blanca en las reacciones inmunológicas.
Reacciones inmunológicas en el bazo
AI considerarlasreaccionesinmunológicas en el bazopuedeser útil comparar suestructura y función con las de los ganglios linfáticos. En primer lugar, el bazo guarda relación con los antígenos que se presentan en la sangre y , excepto en pocos casos de septicemia (infección generalizada de la sangre),no es lógico suponerque la concentración de antígeno en la sangre sea tan grande como en la linfa que drena en un ganglio linfático desde el foco de infección. Además, parece probable en las que los ganglioslinfáticosintervenganmás reaccionesmediadas por células (debidoaque los antígenos que drenan directamente de, por ejemplo, sitios de trasplante extraños por la linfa a los ganglios regionales) que el bazo, al cual, como recibe sangre de todo el cuerpo, llegarían concenlraciones bajas de estos antígenos. En consecuencia, hay motivo parasuponerque el bazoparticipaprincipalmente en la formación de anticuerpos humorales y explicaremos dóndesedesarrollanlascélulasque los elaboran. MovatyFernandoestudiaronbazosdeconejos después de administrar antígeno por vía intravenosa. La primera indicación de reacción inmunológica fue la aparición de linfocitos activados; se presentaronentre el segundo y el cuarto díasen las porciones periféricas de los nódulos primarios; para el sexto día, en los mismos sitios se observaron células plasmáticas maduras e inmaduras. Además, algunas célulasplasmáticasparaestaetapahabíanpasado de la pulpa blanca a la roja. Nuevedíasdespués del estímuloantigénico, se descubrió que las arterias penicilares que se irradian de los nódulos linfáticos para llevar sangre a la pulpa roja, aunque suelen estar rodeadas por linfocitos, en esas condiciones estaban envueltas principalmente por células plasmáticas. En consecuencia, es verosímil que algunos linfocitos de la pulpa blanca delbazopor la influenciadelestímuloantigénico experimentenactivación paraformar células que con ME se caracterizan por abundantes ribosomas libres en el citoplasma. Las células de esta clase que se forman en el bazo emigran hacia la pulpa roja y son fuente de células quesedividenydiferencian para formar las células plasmáticas observadas en la pulpa roja.
Sitios respectivos de los linfocitos T y B
El estudio mencionado aportó datos acerca de los sitios donde los linfocitos activados que originan células plasmáticas se desarrollandespuésdeadministrar antígeno por vía intravenosa. Sin embargo, cuando se hizo este estudio se desconocía que había dos clases de linfocitos, T y B. Cuando se descubrió lo anterior, fue interesante investigar los sitios respectivos de estas clases de células en el bazo. Debe apreciarse, claro está, que la población de linfocitos en el bazodeningunamanera es estática.Cambia de una hora a otra y de un día a otro, de modo que precisar dónde están situados distintos tipos de linfocitos no es tan fácil cómo precisar dónde se presentan diversas células en órganosque contienen población estable. Un enfoque haconsistidoenextirpar el timoal nacer y precisar qué sitios en el bazono tienen población adecuada. Estos experimentosindicaron que la población de linfocitos en las vainas linfáticas perivasculares de las arterias y arteriolas que se extiendende las trabéculasa los nóduloslinfáticos (fig. 13-24, derecha) estámuydisminuida, por lo cual cabe suponer que los linfocitos en estas vainas son principalmenle de tipo T. Otros experimentos en los cuales se utilizó inmunofluorescencia para localizar los linfocitos T y B en cortes de bazo han brindado datos adicionales. AI parecer, los linfocitos T de las túnicas o vainasno derivandirectamentede las arterias con las cuales guardan relación, sino ocupan su sitio después que la sangre en la cual son transportados ha salido de la LerminaciOn de eslos vasos y llegadoa 10 que se llama zona marginal entre las pulpas blanca y roja. Zonamarginal.Para explicarla es útil consultar la figura 13-24, en la cual se advierte que el borde entre las pulpas blanca y roja no es neto. En cambio, hay una zona alrededor del folículo linfático a la izquierda, y también Jrededor de la vaina linfática periarterialde la arteria,donde loslinfocitosson másabundantesque en la pulparojapero menos que en la pulpablanca. Esta zonadetransición entre las pulpas se llama zona marginal; rodea a las vainas periarteriales y se continúa alrededor de los folículos en los cuales se distribuyen las arterias. Es en esta zona marginal principalmenle donde los vasos sanguíneos que entran en el nódulo, después de ramificarse en su interior, vacían la sangre que contienen en diversos sitios alrededor de la periferia del nódulo. Más adelante explicaremos si la sangre desemboca directamente en la pulpa esplénica o en los sinusoides de la pulpa, al hablar de la circulación por la pulpa roja.
TErlDO LINFATIC0
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Fig. 13-27. Microfotografíacon contraste de fase con inmersión en aceite de bazo distendido. Dos sinusoides (S) están cortados transversalmente, de modo que se aprecian las células de revestimiento angostas, dispuestas longitudinalmente manera a de las tablas de un barril. Las células estánalgoseparadasentre sí por hendiduras.
La zona marginal es la región donde los linfocitos en circulación entran en el parénquima del bazo a partir de las arterias que terminan en este sitio. Los linfocitos T de la sangre tienden a acumularse en las vainas periarteriolares, en tanto que los linfocitos B tienden a volver hacia la substancia de los nódulos linfáticos. Sin embargo, las dos clases de linfocitos pueden desplazarse de la zona marginal a la pulpa roja para llegar a la sangre y recircular. En la pulpa blanca del bazo no se han descrito vénulas poscapilares del tipo especial observado en otros órganos linfáticos. Un antígenoen la circulaciónpudieratambién entraren la pulpa esplénicade la zonamarginal, donde sería fagocitado por macrófagos, se uniría a la superficie de células reticulares dendríticas en las cercanías de los nódulos linfáticos, o ambas cosas. Cuando los linfocitos B programados son activados por el antígeno adecuado, proliferan y se convierten pordiferenciaciónen células elaboradorasde anticuerpo que se acumulan en la pulpa roja. Como los temas que hemos mencionado hasta aquí son objeto de investigación actual intensa, y constantemente se obtienennuevosdatos,quiendesee nueva información debe buscarla en la literatura actual. Sinusoides de la pulpa roja La armazón no viva de la pulpa roja consta fundamentalmentedeunamalladefibrasreticulares que se continúa con las fibras colágenas de trabécula ycápsula(fig.13-22). La mallareticularde la pulpa roja, aunque en sí misma es de tipo abierto, es perforadaporvíasquemidende12a 40 p m
Eritrocito Fig. 13-28. Microfotografía con inmersión en aceite en la cual se advierten dos macrófagos en un bazo humano distendido. El bazo se extirpó para suprimir la destrucción excesiva de eritrocitos. Obsérvese que el macrófago del lado derecho ha fagocitado un eritrocito.
transversalmente. Como estas vías drenan en venas, se llaman sinusoides uenosos (o sencillamente sinusoides) de la pulpa roja (fig. 13-22). Las paredes de la mayor parte (sino de todos) los sinusoides consisten en células endoteliales largas y angostas dispuestas longitudinalmenteen la pared del seno(fig. 13-27). Las células sobresalen algo hacia la luz dondeestánsituadossusnúcleos,pero el citoplasma (que se extiende a lo largo de un sinusoide en ambas direcciones a partir del núcleo) no es muy voluminoso en el bazo distendido. En la figura 13-27 se advierten cortestransversalesdelossinusoidesque muestranestasprolongacionescitoplásmicasalgo separadasunadeotra en el bazodistendido. En consecuencia, se dice que hay hendiduras longitudinales entre las células endoteliales que revisten los sinusoides. En consecuencia, en el ser vivo un sinusoide pudiera compararse a un barril viejo agrietado cuyas
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Fig. 13-29. Microfotografías de bazo distendido teñidas con la técel nica de PAS parademostrar material de membrana basalque rodea a los sinusoides. A , los sinusoides ( S ) se observan en corte Ionglludlndl. Advierldse q u e el escaso material de membrana basal está en forma de anillosanastomosados que rodeana los sinusoides. Los anillos en este plano decorte tienen forma de puntos obscuros a lo largo del borde externo de los sinusoides y tambiénpueden advertirseinmediatamente a la derecha del centro. Obsérvese asimismo queelnúcleo de las células endoteliales sobresaleenla luz, en la cual hay algunas B, seaprecia células hemáticas. un sinusoide enun corte tangencia1 que descubre los anillos anastomosados de material de membrana basal que lo rodea (como se observa enel centro). (Cortesía de B . H. Smith.)
b tablas longitudinales se han contraído por separado para dejar hendiduras entre ellas. Al igual que los barriles están rodeados por aros, las "tablas" endoteliales de los sinusoides venosos están rodeadas y sostenidas por asas de fibras reticulares que guardan relación con material de membrana basal, como explicaremos (fig.13-29). Los llamados cordones de pulpa. Si se observa en un solo corte, la pulpa roja entre dos sinusoides adyacentessuele guardar semejanza con un cordón. En realidad,estasáreassellamaron cordonesde Billrotk o dc la pulpa (fig.13-22, arriba, derecha). Sin embargo, el estudiante que ya ha sido adiestradoparapensar tridimensionalmentese percatará con rapidez de que este nombre es enojosamente desorientador.Paraque algosea cordón,debeestar rodeado en todos sus lados por algo diferente; por ejemplo, el cordel de un aparejo de pesca que cuelga en el agua es un cordón rodeado en todos sus lados por agua. El llamado cordón de la pulpa, aunque en un corte aparentemente tenga un espacio sinusoidal a uno y otro lados, no está rodeado por un espacio,
pues los cortes practicados por arriba y por abajo revelarían que la substancia del llamado cordón se continúa con la de la pulpa roja. En consecuencia, la pulpa entre dos sinusoides no tiene más la forma de un cordón que la substancia entre dos orificios en una rebanada de queso suizo. Robinson, en sus estudios con bazo humano distendido, examinó cortes gruesos con un microscopio esteroscópico binocular. Describió que la pulpa en los sinusoides está formada por una red delicada y extensa de células asteriformesconprolongaciones citoplásmicas largas e irregularesdispuestasentoda5 direcciones yque unen una célula conotra. Consideróque los intersticiosdeesta red celular formaban unsistema cavernosovastode espacios que comunicaban libremente con los sinusoides venosos por las hendiduras longitudinales en las paredes de estos últimos (fig. 13-27). Además, Robinson describi0 que la sangrede las arteriasfoliculares sevaciaba enla subslanciade la pulpa roja (y n o directamente en los sinusoides, como explicaremos) y que los eritrocilos, leucocitos yplaquetasde la
TEllDO LlNFATlCO
pulpa entran en los sinusoides por lashendiduras entrelascélulas endoteliales. Enun corte al azar de bazodistendido, lossinusoides y los llamadoscordones delapulpase seccionan en diversos planos, en muchos deloscuales sonmenos netos que cuando se observan en corte transversal. En consecuencia,a veceses difícil diferenciar entre los sinusoides y la pulpa que los separa, porqueamboscontieneneritrocitosycélulas nucleadas (en el caso de los sinusoidesson principalmente leucocitos).Hayabundantesmacrófagos enla pulpa entrelossinusoides; elquese observa enla figura 13-28 ha fagocitado un eritrocito. Estructura finadelapulpa
roja
Al interpretar las observaciones hechas con ME es importantesaber si unapiezadada correspondea bazo humano o deun animal de laboratorio, y si la víscera estabacolapsada o distendida hasta las dimensiones que tenía durante la vida. El MEha comprobado que la armazón estructural básica de la pulpa roja esuna malla de fibrasreticulares quese continúan con fibrascolágenas de lastrabéculas. Chen y Weiss, al estudiarcon ME el bazo humano, descubrieron que en los bordes de los sinusoides las fibrasreticularesguardanrelaciónconmaterial de membrana basal y se disponen en forma de anillos alrededordelos sinusoides. Lafigura 13-29 esuna microfotografía que ilustraestadistribuciónpeculiar de material dela membranabasal. Entre otras cosas, Chen y Weiss también describieron dos tipos de filamentos en las células endoteliales de los sinusoides, lascuales consideran son contráctiles y participan en la eliminación de células hemáticas dañadas.Tambiéndescribieron células adventiciasque limitan con las células endoteliales de los sinusoides y guardan relación con el material dela membrana basal que los rodea. Además de células reticulares y macrófagos,durante lavidalapulpa roja contiene células hemáticas (eritrocitos y leucocitos) en númerocomparativamentegrande,aligual que muchas células plamáticas,Seconsideraque los eritrocitos son tamizados por lashendiduras entre las células endotelialesque revistenlossinusoidesen sitiosno ocluidos por los anillos anastomosados de la membrana basal. Es probable quelos eritrocitos gastados ( 0 los imperfectos y frágiles)no tengan elasticidadsuficienteparapasar indemnes através de las hendiduras y, unavez dañados, sean fagocifados por macrófagos enla substancia de la pulpa. LOS leucocitos,por su motilidad, pueden atravesar con bastante facilidad lashendiduras. Antesseconsiderabaquelosmacrófagosdela
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pulpa y las células endoteliales que revisten los sinusoideseran unasolaclase de célula, quese llamó "retículo endotelial". Valiéndose de carbón coloidal, Burke y Simon comprobaron que las células endoteliales delossinusoidestienenmuy pocacapacidad fagocitaria en comparación con los macrófagos dentro dela pulpa; por ello, al igualqueenlamédula ósea, lascélulasquerevisten los sinusoides no son fagocitariasprimarias, como se suponía. La fagocitosisextensay MF que pareceadvertirsea lo largo delasparedesdelossinusoidespudieradependerde los macrófagos, pues Burke y Simon descubrieron queestas células suelen emitirprolongaciones hacia el interior de los sinusoidesentre las células endoteliales.
Resumen de las funciones de la pulpa roja En la vida posnatal en el ser humano, las dos funcionesmásimportantes delapulpa roja sonestas: 1 ) eliminarloseritrocitosgastadosy otro material celular quede otramaneraseacumularía enla sangre y 2) brindar anticuerpos. La primera función es efectuada por los macrófagos delapulpa roja y lasegunda por lascélulas plasmáticas que también estánenlapulpa roja perocuyo origenpuede seguirse hasta lapulpa blanca. Unatercerafunción menos importante dela pulpa roja es actuar como almacén para la sangre. Por último, en cierto sentido pudieradecirseque el bazo produce hierro y un pigmento biliar,que se formanpor la degradación dela hemoglobina en los macrófagos que han fagocitado eritrocitos. Destino de los macrófagos que entran en los sinusoides Lavenaesplénica drena en el sistema portal, de modo que los abundantes macrófagos que entran en lossinusoides para salir del bazo por lavena esplénica llegan al hígado y ésta puede liberarhaciala circulacióncelularfagocitaria del mismo tipo general. Parece probable que estas células, por ser voluminosas, sean incapaces de atravesar los capilares delos pulmones.Asípues, llegan alosespacios aéreos y por últimose expulsan por la tos o son deglutidas y sedisgregan enel estómago. Teorías acerca de cómo circula lasangre por lapulpa roja Estudios de cortes delbazoefectuadoshacealgún tiempo originaron dos teorías principales acerca de la circulaciónpor la pulparoja. Según lahipótesis de
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El
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Laramaarteriolar entraenelnbdulo Drimario
Cadaramaes rodeadapor acúmulos densos de linfocitos
El
Se ramifica capilares en para la Pulpa blanca La arteriola continúa
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La arteriadejalatrabecula entraenlapulpa
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Trabecula del hilio conarteria y vena
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capilares
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Sinusoide contraído \'
Fig. 13-31. Esquemadela circulación esplénica, según Knisely. (Peck H . M. y Hoerr: N . L.: Anat.Rec., 709:447, 1951.)
venas trabeculares
Fig. 13-30. Esquema en el cual se ilustra el curso de l a sangre por el bazo según las teorías abiertas y cerradas dela circulaci6n. Las indicaciones deben leerse en dirección de las manecillas del reloj, siguiendo los números.
la clrculaclónablerta, la sangreartertalde los ellpsoides llega directamentea la substancla de la pulpa roja (fig. 13-30), y sólo entra en los sinusoidesal ser filtrada por las hendiduras en las paredes slnusoidales. Según la segundahlpótesls, la teoría de la circulación cerrada, la sangre arterial llega por los capilares dlrectamentea los sinusoldes(fig. 13-30), y la mayor concentración de eritrocltos en la pulpa roja entre los slnusoides se explica porque los glóbulos rojos pasan en un sentido y otroentre la pulpay los stnusoldes por las hendiduras en las paredes de estos mlsmos AI valorar estas teorías, volvemos a tropezar con el problemadesi estos estudios se hicieronenbazode ser humano o deotros mamíferos.Diversos ammales y muestran diferencias, por ejemplo, en estructura dimensionesdelos elipsoides que,verbigracia,están muy desarrollados en el gato. El bazo de ratones y ratas,como ya señalamos, es hemopoyético.Una vez más, surge la incógnita de si los estudios hechos con bazos dlstendldos apoyan la misma teoría que los efectuados con bazos colapsados. En reahdad, hay una tercera hipótesis que enuncia que la circulación en el bazo colapsadoes cerraday enelbazodistendldoes ablerta. En sus estudios con bazos humanos que se distendió por inyección en las venas, Robinson dedujoque la sangre de los elipsoides se vacía en la substancia de la pulpa roja y, en consecuencla, debepasar desde este sitio a través de las paredes sinusoidales para entrar a laluz de los sinusoides. Chen y Weiss, al estudiar con
ME el bazohumano,advlrtteron que todas las arterlas terminales observad'as desembocaban en la pulpa roja, entre los slnusoides. En consecuencla, hay datos importantes que apoyan la teoría de la clrculaclón abierta en el bazo humano AI estudiar con ME el bazode conejos, Burkey Simon destacaron la existencia de zonas entre áreas de la pulpa blanca y la roja, que llamaron zonas de transición,donde hay ungransenomarginaldelque,asu julcio, surgen la mayor parte de los demás sinusoides, pero no pudleron demostrar conexión directa entre capilares y slnusoldes o la sustancia de la pulpa roja. Sln embargo, en otroestudlodescubrieron que elcarbón Inyectado por vía lntravenosa aparecía muy rápidamente en los smusoldes, lo cual suglrió que tenían conexlón directa con los capilares. AI tratardedecidir S I la clrculaciónesplénica es abierta o cerrada, suele presuponerse que, en su inlclo, un slnusoide es una estructura tan neta como más adelante en su trayecto Sin embargo, en el bazo distendido hay muchas áreas donde es difícil (si no imposlble) diferenciar entre los sinusoides y los intersticios entre las célulasde los cordonesde la pulpa,yprobablemente es asunto de opinión personal si las terminacionesde los capilares están en la pulpa o en los sinusoldes. Esta pudiera serla base de la teoría de que la circulaclón puede ser abierta o cerrada, lo cual depende de las circunstancias. Según esta noción, el com!enzo de los sinusoides venosos, que se presentan co@o estructuras tubulares en el bazo contraído, en el distendido Duede
TEIID0 LiNFA Tic0
mostrar tantas aberturas entre las Células de las paredes quedejan de ser estructurasidentificablesy se convierten en poco más que vías bastante abiertas por una malla reticular con abundantesespacios comunicantes. Dicho de otra manera, algunos autores consideran que la primera porción de los sinusoides venosos, cuando están distendidos, sería tan permeable que no podrían considerarse estructuras, y por ello que la clrculación en estas circunstancias es abierta. Pero, cuando el bazo está contraído, las células de las paredes de los sinusoides se acercan lo suficiente para justlficar la noción de que son estructuras tubulares y en estas circunstancias la circulación sería cerrada. Knisely enfocó el problema de otra manera: éI utilizó un iluminador de varilla de cuarzo para estudiar las vías por las cuales circula la sangre entre las arterias y las venas en elbazo "insitu" en animalesvivos.Descubrió que los capilares arteriales se ramifican después de pasar por la región de los elipsoides y que algunas ramas pasan d.irectamente a las venas. Estos capilares (fig. 13-31, cortoscircuitos capilares),quesonreguladospor esfinteres, brindan un corto circuito circulatorio de modo que la sangre puede pasar a través del bazo sin vaciarse en lapulpa roja ni en los sinusoides. Knisely advirtió que el otro conjunto de ramas capilares desemboca en los sinusoides. En estesentido,lasobservaciones de Knisely parecen apoyar la teoría de la circulacióncerrada. El autormencionadodescubrió, además, que había enfínteres en cada extremo de los sinusoides y que, segun el grado de contracción y relajación de los mismos, los sinusoides muestran distintos estados de formas y funciónquellamófases(fig. 13-31). Con los dosesfínteres abiertos, elsinusoide seríarelativamenteangosto. En esteestado, se diría que está en fase de conducción. Con el esfínter eferente contraído y el aferente abierto, se dice que un sinusoide está en fase de filtración y llenado, y las paredes retienen eritrocitos pero permiten el paso de plasma a los cordones pulpares. Cuandoel sinusoide se llena con eritrocitos, se cierra el esfínter aferente y el sinusoide entra en fase de almacenamiento. Después, cuando se abren los dos esfinteres, viene la fase de vaciamiento y los eritrocitos aglomerados se expulsan hacia la circulación. Estudiarla circulacióndel bazovivientevaliéndose del iluminador de varilla de cuarzo es técnica difícil y no puede esperarse que descubra la clase de detalle tisular o celular que puede obtenerse en cortes estudiados conMFy ME. AI emplear estemétodoMackenzie, Whipple y Wintersteiner no comprobaron lasobservaciones de Knisely.Sinembargo, Peck yHoerr estudiaron adicionalmente el método y el problema. En sus investigaciones se destacó la necesidad de tomar precauciones muy estrictas para que el método brinde información valiosa y descubrieron que cuando se hacía 10 anterior, la circulación intermedia en el bazo es, en esencia, como la descrita por Knisely. Si bien estos estudios en elbazovivientebrindarondatos fisiológicos que no podían obtenerse al estudiar cortes, como son la Presencia de cortos circuitos capilares y que los mis-
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mos sinusoides pueden presentar dlstintas fases, difícilmente cabe esperar que comprueben que siempre hay continuidad endotelial ininterrumpida entre los capilares y el inicio de los sinusoides y de esta manera resuelvanlacontroversia de la circulación"abierta" en comDaracióncon la "cerrada".
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14 Tendones, ligamentos y cartílago
INTRODUCCION AL ESTUDIO DELOS TEJIDOS ESQUELETICOS Con los tendones y el cartílago comenzamos el estudio del tejido conectivo esquelético. Este tema se abarcaráno sólo en el resto de estecapítulosino también en los dos siguientes,que se refieren a huesos y articulaciones, respectivamente. La histología del tejido esquelético entraña mucho más que la biología celular, porque las substancias intercelulares no vivas de estos tejidos son las que tienen papel importante en el cuerpo. Por ejemplo, la función de sostén y soportar peso depende de las substanciasintercelulares.Además,lamatrizdel hueso actúa como almacén de calcio para el cuerpo y la substanciaintercelular (matriz) delcartílago brinda las superficies lisas pulidasdelasarticulaciones móviles, lubricadas por otro tipo (líquido) de substanciaintercelular. Las células son importantes en este caso como en todos los demás, porque de ellas dependen la producción y la conservación de las substancias intracelulares dondeestánalojadas. Ello planteados hechos muy importantes al estudiar el cartílago y el hueso;asaber: 1) comprendercómo las células componentes del cartílago y el hueso reciben el oxígenoy los nutrimentosy 2) percatarsedequelos mecanismos por virtud de los cuales se logra lo anterior difieren en los dos tejidos. Por último, el conocimiento cabal de la histología de los tejidos esqueléticos tiene gran importancia en varias ramas de la cirugía, la medicina y la odontología. A diferencia de las enfermedades que se han denominado en las sociedades civilizadas, el uso extenso de vehículos de motor, incluso algunas actividades industriales actuales, han aumentado mucho
la frecuencia de lesiones del esqueleto. Ello ha motivado que se intensifiquen los empeños en la investigaciónfundamentalsobre el cartílagoy el hueso, como lo comprueba el gran crecimiento de la literatura sobre ortopedia (gr. orthos, recto; pais paidos, niño), especialidad cuyopropósito es conservary restablecer la estructura y la funciónnormalesde huesos y articulaciones. Dado que los huesos actúan como almacén de calcio para el cuerpoyalgunas hormonas afectan el metabolismo cálcico, otro tema médico importante es el papel de los huesosy los efectos sobre el esqueletodevariasenfermedades metabólicas. La artritis, queafectaalasarticulaciones, todavía no se erradica como tampoco la enfermedad periodontal, en la cual está afectada la inserción de los dientes en los huesos por el ligamento periodontal. Estas enfermedades que atacan al tejido esquelético son hoy un amplio campo de investigación.
TEJIDO CONECTIVO ORDINARIO DENSO En este capítulo nos referiremos en primer lugar al tejido conectivo denso ordinario (que forma tendonesyligamentos)ydespuésalcartílago,que ampliaremos en los capítulos 15 y 16. Clasificación. El tejido conectivo denso ordinario suele clasificarse en dos tipos principales, el dispuesto regularmente y el dispuesto irregularmente. En el tipo de disposición regular, todas las fibras colágenas siguen más o menos el mismo plano y la misma dirección. En consecuencia, las estructuras que forman tienen gran resistencia a la tracción y pueden soportar tracción enorme en el plano y la dirección de lasfibras, sin alargarse. El tejidoconectivode disposiciónregulares óptimopara los tendonesy
TENDONES, LIGAMENTOS Y CARTILAGO
fibras colagenas en el tendón
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Fig. 14-1. Microfotografíacon pocoaumentodeuncortelongitudinaldetendón. Los tendones consisten principalmente en haces defibrascolágenasdispuestasen una dirección, con hileras de fibroblastos aplanados entre ellas. Obsérvese que este tejido consiste casi porcompleto en substancia intercelular.
fibroblastos aplanados
los ligamentos,que unen músculos huesos a y huesos a huesos y para otros sitios donde hay tracción en una dirección general (fig. 14-1). Casi todas las células deltejido de disposiciónregular son fibrocitos, y están situadas entre los haces o fascículos paralelos de fibras colágenas (fig. 14-1). Enel tipo de disposición irregular, las fibras colágenas tienen distintas direcciones en el mismo plano o se observan en todas las direcciones. En las capas de tejido conectivo de disposición irregular que formanaponeurosisyvainasdediversasclases,las fibras siguen más o menos en el mismo plano, pero puedencursarendistintasdirecciones. Estas capas pueden soportar estiramiento en las direcciones en las cuales están dispuestas las fibras. Sin embargo, en otros sitios del cuerpo, como en la capa reticular de la dermis (que forma la mayor parte de la substancia delapiel), las fibrascolágenassedisponen en distintasdireccionesydiferentesplanos, por lo cual la dermis puede soportar estiramiento en cualquier dirección. La clipsula demuchosórganos,porejemplo, ganglioslinfáticosybazo,tiene tejido conectivo denso y delgado de disposición irregular, y a menudo se extiende desde la cápsula al interior de los órganos en formade tabique o trabéculas. El tejido conectivo denso suele formar una envoltura externa paratubos dediversa clase en el cuerpo,al igual que para músculos y nervios. Forma una vaina que rodea el sistema nervioso central (encéfalo y médula espinal). En resumen, es un tejido muy frecuente y l o observaremos en muchos cortes estudiados en el laboralorio. Aquí s61o nos referimos a un ejemplo,
el tejido conectivo denso de disposición regular de los tendones.
TENDONES Desarrolloembriológico. Los tendonesaparecen en el embrión en formade fascículos densos de fibroblastos orientados en el mismo plano e íntimamente agrupados. Los fibroblastos proliferan y permiten el crecimiento del tendón, pero al continuar el desarrollo se disponen en hileras y secretan cada vez más colágena entre las mismas hasta adoptar disposición que se observa en la figura 14-1. En consecuencia, la estructura cambia de celular a substancia intercelular. Riego sanguíneo.Durante el desarrollo,cuando lostendonessoncelulares, tienen riego sanguíneo bastanteabundante necesario para la síntesisy la secreción de colágena. Pero cuando se han formado los haces de fibras, el riego sanguíneo capilar dentro de los fascículos de tendón casi desaparece. Vainas tendinosas. Algunos tendones en determinados sitios donde pudieran frotarse contra el hueso y otras superficies están envueltas por vainas. En realidad,unavainatendinosatienedoscapas; la externa es un tubo de tejido conectivo con el exterior unido a las estructuras que lo rodean; la interna recubre directamente el tendón y está íntimamente sujeta a él. Hay un espacio entre las capas interna y externa,ocupadoporunlíquido resbaladizo que contieneácidohialurónicoy es bastante semejante al líquido sinovial, que explicaremos en las articulaciones en el capítulo 16.
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TEIIDOS DEL CUERPO
La superficie interna de la capa tendinom externa y la superficie externa de la capa interna no poseen un revestimiento continuo de células, de modo que lassuperficies quese deslizanuna sobreotra son principalmente de las de las substancias intercelulares, básicamente colágena junto con la cual, sin embargohayesparcidasalgunas células como en las membranas sinoviales de lasarticulaciones (cap. 16). El líquido sinovial entre las dos hojas es magnífico lubricante. Regeneración de los tendones. Los tendones pueden quedar cortados en accidentes. Con el tratamiento quirúrgico adecuado curan muy'bien y con el tiemporecuperan su resistencia. La reparación depende de fibroblastos de la vaina tendinosa interna o, si el tendón no tiene vaina propia, del tejido conectivo laxo alrededor de la periferia. Los fibroblastos crecen hacia el sitio donde se unen los cabos cortados y proliferan constantemente. Poco a poco, los fibroblastos se orientansiguiendo el eje del tendón y vuelve a observarse lo que ocurre en su desarrollo. En etapa inicial, los fibroblastos poseen riego capilar adecuado y producen abundante colágena, que se deposita en haces entre ellos y se dispone siguiendo el eje mayor del tendón. Algunas de lascélulas crecen hacia los cabosdel t e n d h , donde la colágena nuevaque se estáformando se une con la antigua. AI depositarse más y más colágena entre los fibroblastos, disminuye el riego sanguíneo capilar y el sitio de la reparación por último queda casi desprovisto de capilares. No se considera, en general que los fibrocitos antiguos entre los haces defibras del tendón original contribuyan mucho, si acaso lo hacen,a la reparación;estos fibroblastos viejos (fibrocitos) probablemente hayan perdido la capacidad de reproducirse. Además, cabe suponer que los fibroblastos jóvenes que producen la reparaciónderivaránfundamentalmente de los pericitos. Un aspectointeresantede la reparaciónde los tendonesfuedescritoporPeacockyvanWinkle, cuyos trabajos deben consultarlos quienes sientan inclinación por la carrera quirúrgica. Los autores señalan que el problema de lograr una buena reparación de un tendón seccionado depende, más o menos, de los mismos factores que causarían adherencia del tendón, de modo que el deslizamiento ulterior pudiera disminuir. Al aislar los cabos conectados de un tendón cortado separándolos del tejido conectivoadyacente,demodoque no se formen adherencias entre el tendón en cicatrización y el tejido conectivoadyacente,se impideque los cabos tendinosos se unan,porque la reparacióndepende de las células del tejido conectivo y de los vasos que
lleguen a los cabos cortados desde fuera del tendón. Sin embargo, en este caso, al igual que en el hueso, la remodelación natural de la estructura en cicatrización puede ser notablemente eficaz para ayudar a que se restablezca la función. Además de señalar los métodosóptimosparaobtener buenosresultados funcionales, los autoresmencionadosdescriben la diferencia en losprocedimientosquedebenusarse para reparar tendonesextensores y flexores con el fin de obtener beneficio óptimo. Injerto de tendón. Se consideraba que los injertos de estructuras de tejido conectivo denso, como los tendonesyaponeurosis,seguíanviviendo en el trasplante autólogo. En realidad, las suturas de aponeurosis a veces se empleaban para reparar heridas y se llamaban suturas vivas. Parece probable que la base de esta noción fuera la actitud poco crítica que consideraba que todo en el cuerpo era viviente. En realidad, la mayor parte de la substancia del tejido conectivo denso es material no viviente. Las células comparativamente escasas en el tejidoconectivo densodeesta indoleque se trasplantanprobablemente mueran, pero las substancias intercelulares de las cuales consisten principalmente los trasplantes (y que, claro está, son no vivientes) persisten lo suficiente para que nuevas células las invadan y substituyana las deltrasplante.Con el tiempo,reponen granparte de la substanciaintercelularcontejido neoformado. Estos injertos autólogos son útiles, no porque vivan las células, sino porque la substancia intercelularpersiste lo suficiente parabrindarun modelo adecuado para la reposición por nuevas célulasqueinvaden el trasplanteapartir del tejido huésped y producennuevasubstanciaintercelular según se necesita. Inserciones de los tendones. Los tendones conectanmúsculoahueso o cartílago,demodoquela contracción del músculo puede hacer tracción sobre la estructura ósea o cartilaginosa en la cual se dice que el tendónestá insertado. La forma en que el tendón se une al músculo se describirá en el capítulo 18. Quizá cause confusión decir que el otro extremo del tendón se inserta en el hueso o el cartílago, pues parecería como si este cabo de alguna manera se hubiese abieGto camino en ellos para adquirir una inserciónfirme. En realidad, las células queforman las fibras colágenas en este extremo del tendón no son fibroblastos ordinarios; son del tipo que se presenta en el revestimiento de los huesos O los cartílagos, y estas células pueden producir las substancias intercelularesdelhueso o el cartílago. Como estos cartílagosposeenabundantecolágena,las células que elaboran cartílago o hueso tienen la facultad de
TENDONES, LIGAMENTOS Y CARTILAGO
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serción inicial del tendón queda enterrada cada vez más profundamente dentro de su substancia. Se llaman fibras de Sharpey a los haces colágenos de la inserción tendinosa que están enterrados en el hueso nuevo; se explicarán después de considerar el desarrollo y crecimiento de los huesos. Las inserciones tendinosas de los cartílagos en crecimiento deben presentar reconstrucciónsemejantealaumentar las dimensiones de los cartílagos. Ligamentos elásticos. Debe señalarse que algunos de los ligamentos, porejemplo, ligamentos amarillos y ligamento nucal, consisten principalmente en elastina. En estos casos, la elastina es formada por fibroblastos. La formación de elastina se explicó en la página 264.
CARTILAGO
Fig. 14-2. Microfotografía de la periferia de un modelo de cartílago del embrión de ratón. La porción inferior de la ilustración muestra cartílago hialino en desarrollo (c). El tercio superior contiene mesénquima laxo (m). Entre los dos, se condensa el mesénquima y forma el futuro pericondrio (p).
producir la colágena del tendón en el sitio donde se inserta. Sin embargo, también producen las substancias intercelulares amorfas características del hueso o el cartílago. En consecuencia, donde se están formando inserciones tendinosas en la superficie deuna estructura de huéso o cartílago, las células producen una mezcla de substancia intercelular de tendón y substancias intercelulares de hueso o cartílago. En consecuencia, se advierte transicióngradual a lo largo del tendón cerca de su inserción desde tejido conectivo denso puro hasta una mezcla de tejido conectivo denso y de hueso o cartílago. Donde hay este cartílago el tejido se llama fibrocartilago (fig. 14-6). Además, durante el crecimiento, los huesos donde están insertados los cartílagos crecen porque se añade hueso a la superficie. En consecuencia, la inserción tendinosa en lo quecomenzó como un hueso pequeño por último se convierte en inserción en hueso grande. Ello exige reconstruccióncpnstante de la inserción tendinosa durante el crecimiento del hueso. Como resultado del crecimientoóseo la in-
Será útil percatarse desdeel comienzo de que la descripción del cartílago enun tratado plantea el problema de evitar la duplicación innecesaria. Además, considerando que el cartílago debe incluirse en tres capítulos (caps. 14,15 y 16) necesitan leerse todos ellos para abarcar completamente el tema. El cartílago es un tipo comparativamentesólido de tejido conectivo que, a diferencia del tejido conectivo denso ordinario, no se dobla,por lo cual puede soportar algo de peso. Sin embargo, de ninguna manera tiene la fuerza del hueso. Localización en el cuerpo. El cartílago únicamentese observa en dos sitios después que ha terminado el crecimiento en la vida posnatal. En primer lugar,hay algunas estructuras cartilaginosasextraesqueléticas enel cuerpo. Por ejemplo, se advierten anillos en forma de herradura de cartílago en la pared de la tráquea. El papel de estos anillos es impedir que la pared de la tráquea, que de otra manera consistiría principalmente en tejidoconectivoordinario (flexible), se colapsecuando entra aire en los pulmones. Tambiénhay estructuras cartilaginosas irregulares en las paredes de los tubos aéreos de mayor calibre que comunican con los pulmones. Además, se advierten láminas de cartílago en laringe, nariz y enun sitio de la trompa de Eustaquio (que conecta el oído medio con la nasofaringe y permite que se iguale la presión atmosférica entre las dos cavidades aéreas).También persiste en los cartílagos costales (que unen los extremos anteriores de las costillas con el esternón), donde brinda conexión firme entre las costillas y el esternón que, sin embargo, tiene flexibilidad suficiente para permitir que la jaula torácica se expanda en los movimientos respiratorios.
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TEJIDOS DEL CUERPO
Fig. 14-3. Dibujosemiesquemátic0 de u n corte de cartílago hialino no calcificado revestido de pericondrio, en el cual se ilustran los procesos de crecimiento por aposición e intersticial.
1
fibzgdel pericondrio
capa condrógena del pericondrio
crecimientopor aposición
-
condrocito en unalaguna
- . substancia
lntercelular
crecimiento lntersticial
1 .
nidocelular
El segundo sitio donde persiste cartílago y desempeña su función durante toda la vida son las articulacionesmóviles. En lasarticulacionesconmovimiento libre los extremos de los huesos están recubiertos de cartílago; en este caso, el cartílago se llama articular ybrinda superficies lisas resbaladizas en los extremos de los huesos donde se unen en la articulación, de modo que disminuye lo más posible la fricción. Nos referiremosa este cartílago,tema muy importante, en el capítulo 15. También persiste cartílagoenalgunasarticulacionesque no tienen movimientos libres. Sin embargo, la mayor parte del cartílago que se desarrolla en el cuerpo aparece en la vida prenatal y sólo tiene existencia pasajera porque es substituido por hueso, pero su desarrollo y su presencia son indispensablesparaque los huesos se desarrolleny aumentendelongitud.Como el crecimientoóseo continúadespués del nacimiento,persistealgode cartílago posnatal hasta que ha terminado el crecimiento longitudinal de los huesos. La evolución de este cartílago se explicará en el capítulo 15 que se refiere a desarrollo, crecimiento y estructura de los huesos.
Características generales. En este capítulo describiremos algunas características generales del cartílago, como el que se presenta en las paredes de la tráquea. El cartílagopurosellama hialino (gr. hyalos, vidrio)porqueesunasubstanciadecolorblanco aperlado algo translúcida; este aspecto depende de la substancia intercelular peculiar. En algunos sitios, como la oreja, el cartílago se llama elústico porque hay algo de elastina en la substancia intercelular, y enotrossitios el cartílagocontienetanabundante colágena que se denomina fibrocartílago. Daremos ejemplos de cartílago elástico y fibrocartílago al final de este capítulo. Es importante percatarse en este sitio de las propiedades generales y la estructura del cartílago hialino, pues esel tipo que constituye los cartílagos articulares que se forman en relación con el desarrollo y el crecimiento de los huesos. CARTILAGO HIALINO Y SUS PROPIEDADES Aspectomacroscópico. Los estudiantesquehan disecado articulaciones móviles con cartílago hialino (articular) que cubre los extremos de los huesos
TENDONES, LIGAMENTOS Y CARTlLAGO
que articulan entre sí ya conocen el aspecto macroscópico del cartílago hialino. Otros estudiantes pueden y deben remediar fácilmente esta deficiencia al visitar un mercado donde se vendenhuesos para caldo, quesuelen incluir los extremos en articulación dehuesosrecién extraídos. Entre ellosprobablemente haya algunos que participan en las articulaciones móviles y cuyos extremos libres están recubiertos deuna capa de substanciaque tieneuna superficie brillante, lisa y semejante a vidrio; es cartílagohialino. Debajo de la superficie,lacapade cartílago que cubre el extremo de un huesose presentacomo u n material blanco, aperladodebidoa una substanciaintercelularpeculiar. Desarrollo del cartílago hialino. Como este tema se ampliará al estudiar el desarrollo del hueso, aquí sólocomentaremosloqueexistíaantes en sitios donde ulteriormente se desarrolla cartílago, como se ilustra en lafigura 14-3. Enel embrión, el cartílagoseformaapartir del mesénquima. Donde va a formarse cartílago las célulasde mesénquima seagrupan íntimamente(se condensan), en tal medidaque lascélulasindividuales no pueden distinguirse con el objetivo de pocoaumento. El sitio de célulasmesenquimatosas aglomeradas constituye un modelo que tiene la forma de la estructura cartilaginosa a la que dará lugar ulteriormente. Sidespuésqueun modelo de esta indole siguiera desarrollándoseextirpáramos un fragmento de tejidode un lado quese extendierahasta la porción central e hiciéramos un corte, tendría el aspecto que se observa en la figura 14-2.Seadvierteque enla porción más central del modelo las células mesenquimatosas antes compactas, han comenzado a diferenciarse en células cartilaginosas, lo cual se manifiesta histológicamenteporqueformansubstancia intercelular pálida que separa entre sí las células diferenciadas(fig. 14-2, c). Alrededor de este cartílago en desarrollo, las células mesenquimatosas permanecen íntimamente agrupadas (fig. 14-2, p). Prontodaránformaa una membranacomparativamentegruesa, llamada pcrirorldrio (gr. peri, alrededor; chondros, cartilago) porque rodea al cartílago. Las células delacapa interna de esta membrana permanecen comparativamente indiferenciadas, l o cual forma lo que se llama la r a p cor~drdgerzadel pericondrio (fig. 14-3). Las celdas deesta capa puden proliferar y convertirse pordiferenciacibn de células de cartílago y de esta maneraformar más cartílagos enel exterior del ya producido. Las célulasmesenquimatosas dela capa externa dela membrana se conviertenpordiferenciación en fibroblastos que elaboran colágena, y de
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estamanera Loda la estructura quedarodeada por una membrana fibrosa llamada c u p fibrosa del pericondrio (fig.14-3). El cartílago quese desarrolla como explicamos puede advertirse enel esquemade un carlílago[raqueal joven (tig. 14-3), que describiremos.
Aspecto con el MF de un cartilago traqueal en crecimiento
El pericondrio, como se observa en la parte superior delafigura 14-3, consiste en dos capas; la externa está formada por tejido conectivo denso ordinario de disposición regular yconsisteprincipalmente en fibras colágenas entre las cuales hay algunosfibroblastosaplanados o fibrocitos. La capa más profunda del pericondrio consta de células más regordetas que son condrógenas (marcada capa condrógenadelpericondrio en la fig. 14-3), lo cual significa que además depoderproliferar,como se demuestra por la presencia de una imagen mitótica, (señalada por crecimiento por aposición enla figura 14-3), tienenla facultad de convertirsepordiferenciación en condrocitos. Estos a su vez, añaden substanciaintercelulara lasuperticiede cartílago, I o cual explica que éste crezca a lo largo de la superficie. La capa condrógena del pericondrio de los cartílagostraqueales por últimodesaparece, de modo que enindividuosdeedad avanzada consiste enú1timainstanciasólo en unacapafibrosaqueyano puede añadir nuevas capas de cartílago a la superficie que cubre. Las células del cartílago sellaman condrocitos y, fórmansedirectamente delmesénquimadel modelo original deuna estructuracartilaginosa o pordiferenciación de células dela capacondrógena,secretan substancia intercelular a su alrededor, de modo quequedan situadas en pequeñascavidades llamadas lagunas en lasubstanciaintercelular quehan secretado.Cuando un condrocitohaterminado de secretarsubstanciaintercelularalrededor, lalaguna que ocupasellama laguna primaria. Sinembargo, este condrocito puede dividirse unas veces más (imagen mitótica, señalada por crecimiento intersticial enlakig. 14-3). Y en este caso las células hijas tienden a residir en la misma laguna, y entre ellas se forma sólo una separación delgada de substancia intercelular. A veces estas células se dividen de nuevo, de modo que puede haber cuatro células en la laguna primaria (indicada como nido celular en la fig. 14-3).Dado que cadacondrocitosecretasuficiente substancia intercelular para formar una pared
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TEJIDOS DEL CUERPO
Fig. 14-4. Micrografía electrónica de un condrocito en su laguna en un cartílago traqueal de pollo. Se advierte matriz de cartílago pálida, arriba y abajo por fuera dela laguna, ocupada completamente por el condrocito. El núcleo muestra cromatina extendida y condensada y poros nucleares (flechas en la porción superior izquierda y abajo a la derecha del núcleo); un nucléolo se señala por N. El citoplasma contiene cisternas distendidas de retículo endoplásmico rugoso por arriba y a cada lado del núcleo. La región de Golgi (G) está situada cerca de la escotadura enel lado inferior del núcleo. H a y mitocondrias enla porción inferior izquierda. (Cortesía de V. Kalnins.)
delgada entre é1 y la célula hermana, ocupa la laguna secundaria y , en consecuencia, las lagunas secundarias de un nido celular están dentro de la laguna primariaoriginal. Las células de cartílagoobservadas enun nido celular corresponden a clonos, porque son la descendencia de la célula de cartílago original que ocupaba la laguna primaria. En loscasos característicos, los condrocitos tienen núcleo redondeado con uno o más nucléolos. En vida del sujeto, el citoplasma llena las lagunas en que está situada la célula. Sin embargo, en cortes teñidos el citoplasma suele separarse de los bordes de las lagunas a causa de un artefacto de contracción. Puede haberglucógeno y grasa en el citoplasma de condrocitos grandes. Varían las dimensiones y laforma de los
condrocitos; ello suele manifestar el grado de maduración. Los condrocitos jóvenes no son esféricos sino aplanados (fig. 14-3); las células de cartílago viejas o , más exactamente, maduras, tienden a ser largas y redondeadas (fig. 14-3). En consecuencia, las dimensiones indican el grado en el cual un condrocito ha experimentado diferenciaciónymaduración.
Los dos mecanismos de crecimiento del cartilago He aquí un aspecto que debe precisarse y que ayuda acomprender el desarrollo y el crecimiento de los huesos (cap. 15): el cartílago joven puede cre-
TENDONES, LIGAMENTOS
cerpor un mecanismo de crecimiento intersticial, esto es, por división de células jóvenes de cartílago ya rodeadas por substanciaintercelular(fig. 14-3, crecimiento intersticial), y por lo mismo situados en los intersticios.Además,lasubstanciaintercelular del cartilagojoven es lo suficientementemaleable para expanderse desde el interior cuando ocurre crecimientointersticial. Una estructuracartilaginosadadatambién puede creceraldepositarsenuevocartílago en una de las superficies, mecanismo llamado crecimiento por aposición (fig.14-3). Este mecanismo dependede que célulasrelativamenteindiferenciadas enla superficiedel cartílago proliferan y se convierten por diferenciación en condrocitos jóvenes. Trasplantespericondriales. A vecespuede aprovecharse el mecanismo de crecimiento por aposición del cartílago al trasplantar pericondrio autólogo en sitios donde el cartílago ha sido destruido casi por completo.Cuandoellotieneéxito, el fragmento trasplantadodepericondrioproducenuevocartílago que repara el defecto (véase bibliografía de Skoog y col., al final del capítulo 16).
EStNCtUra fina de los condrocitos Las preparaciones adecuadas revelan que los condrocitosocupan las lagunasporcompleto(fig. 14-4).Muestranvariasprolongacionesalgopiramidales (a menudo llamadas pequellos pies citoplhsmicos) que se extienden hacia la matriz circundante en sitios variables de la periferia. El núcleo es irregularmente ovalado y muestra cromatina condensada y extendida. La primera está distribuida a lo largo de la superficie interna de la cubierta nuclear y en forma de acúmulossemejantesaislotesesparcidos en la cromatina extendida (fig. 14-4). La cubierta nuclear es irregular revela y netamente poros (flechas en la fig. 14-4). Parte de un nucléolo se indica por N en la figura 14-4. El citoplasma del condrocitomuestra el mismo conjuntodeorganitosquecaracterizaa lascélulas epiteliales secretorias, pero no estándispuestos con la misma polarización. El componentecitoplásmico más notable esel retículo endoplásmico rugoso (fig. 14-4), delcualdepende lasíntesis de componentes proteínicos de lassubstanciasintercelularesorgánicasquesecreta la célula.Muchascisternas del retículoendoplásmico rugosoestán dilatadas por s u contenido (fig. 14-4). El aparato de Golgi suele estar cerca del núcleo, donde se observa más o menos escotado (fig. 14-4). Hay comparativamente pocas mitocondrias (abajo, izquierda, fig. 14-4), lo cual apoya la noción de quelaenergía de loscondrocitos
Y CARTILAGO
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depende en gran medida de la glucólisis (descrita en la pág. 133). En términos generales, los organitos de los condrocitos son semejantes los a de los fibroblastos (pág. 259, fig. 9-B),que también sintetizan y secretan los componentes de la substancia intercelular de tiposfibroso y amorfo. Sinembargo, hay algunas característicasespecialesacerca de los tipos fibroso y amorfo de la substancia intercelular en el cartílago, que explicaremos.
Substancia intercelular (matriz) del cartílago hialino Esta substancia del cartílago (y también del hueso) suele llamarse matriz, probablemente porque esla armazóndonde puedendepositarsesales de .calcio. Composición química. Los cálculos del contenido decolágena de lamatriz cartilaginosavarían de aproximadamente 50 a 70 por 100 del peso seco, segúnelorigendel cartílago. Elrestodela matriz consiste principalmente en glucosaminoglucanos, algo de proteínas no colágenas y glucoproteínas. Los glucosaminoglucanos son principalmentesulfatados e incluyen condroitin-4-sulfat0, condroitin-6-sulfato y sulfatodequeratano,perotambiénhayácido hialurónico. Los glucosaminoglucanos sulfatados estánunidos a las proteínasnocolágenas y forman proteoglucanos. Debemencionarse que aproximadamente 75 por 100 del peso húmedo de la matriz cartilaginosa depende del líquido tisular contenido en la estructura de gel; este líquido tiene gran importancia para conservarlaviabilidadde los condrocitos y, por ello, la forma y la función del cartílago. Reacciones de coloración. La matriz del cartílago en cortesteñidoscon H y E puede serincolora o azulsegúnlaclasede hematoxilinaempleada.La coloración depende principalmente de los glucosaminoglucanossulfatados en el proteoglucano de la matriz. Laslagunas están revestidas por una capa delgada dematrizparticularmenterica en proteoglucano, que a menudosedistingueen cortescon H y E porque se tiñemásintensamentequela matriz entrelaslagunas;se muestra como líneas obscuras que rodean las lagunasenla figura 14-3. Para teñir el cartílago pueden aprovecharse colorantes, delaindoledelazulde toluidina, pueslos glucosaminoglucanos son metacromáticos (pág. 241). Algunos otros colorantes catiónicos (safranina O y rojo de rutenio)sonparticularmente útiles para teñir la matriz de cartílago, pues son adecuados para MF y ME (Shephard). Por último, el procedimiento
418
TEJlDOS DEL CUERPO
capilar líquido tisular células condr6genas
. difusi6n a través del gel
gel
Como señalamos, un 75 por 100 del peso húmedo de la matriz de cartílago corresponde al líquido tisular retenido ensu sitiopor una red complicada de macromoléculas que consiste principalmente en glucosaminoglucanossulfatados unidos aproteínasno colágenas para formarproteoglucanos. Las fibrillas colágenas brindan un armazón que da sosténinternoa la matriz; en cambio, la red macromolecular complicada que mencionamos tiene la capacidad de conservar volumen comparativamente grande de líquido tisular en los intersticios de manera tan firme que la substancia intercelular del cartílago, aunque casi toda está formadapor líquido es consistente y puede soportar peso.
calclficado
células muertas Fig. 14-5. Esquema de un corte de cartílago hialino. Se observa un capilar que forma líquido tisular, fuera de l o s límites del cartílago. Para la nutrición de los condrocitos, las substancias en disolución en el líquido tisular debendifundir a travésdelas substancias intercelulares en estado de geldel cartílago para Ilegar a las células situadas profundamente. Si la substancia intercelular se calcifica, como se advierte en la porción inferior del esy las células mueren. quema (negro) no puede ocurrir difusión (Ham A. W.: J. Bone Joint Surg. [Am.], 34-A:701,1952.)
de PAS también es de valor para teñir el cartílago, ya que da color a la glucoproteína en la matriz. Estructura fina de la matriz del cartílago. Difiere algo enel cartílago que ocupa diversos sitios en los cuales tienen diferentes funciones. La mayor parte de los estudios se han efectuado en cartílago articular, por lo cual diferiremos la descripción minuciosa de la estructura fina del cartílagohastahablar del cartílagoarticular (cap. 16), donde tiene importancia mucho mayorque, porejemplo, en los cartílagostraqueales. Sin embargo, mencionaremosalgunas características generales. La mayor parte de las fibrillas colágenas del cartílago son más angostas queenel tejido conectivo corriente o el hueso. En términos generales, varían de 10 a 100 nm de diámetro.Además, tienen composición molecular algo diferente de la colágena en otros sitios. En el tejido conectivo corriente y el hueso lasmoléculas de tropocolágena están en forma de una triple hélice que consiste en dos cadenas alfa 1 y una cadena alfa 2 (colágena de tipo I), en tanto que las de la matriz cartilaginosa están formadas por tres cadenas alfa 1 idénticas (colágena de tipo 11). La composición de aminoácidos también difieren algo de la colágena en otros sitios.
Mecanismo de nutrición del cartílago Un estudiante perspicaz pudiera haberse preguntado por qué no se observan capilares en las ilustraciones de cartílago. Ello depende de que no hay capilares enel mesénquima condensado apartir del cual se desarrolla el cartílago y, en consecuencia, éste no los presenta. Por ello, el cartílago es un tejido no vascular, lo cual significa que carece de capilares que le proporcionen oxígeno y nutrimentos. Entonces, cabe preguntarse cómo las células cartilaginosas situadas en las lagunas dentro de la substancia intercelular reciben los nutrimentos y cómo eliminan los productos de desecho. Señalamos que 75 por 100 de la substancia intercelular del cartílago es líquido tisular sostenido por una mallamacromolecular formada principalmente por proteoglucanos. Este contenido notablemente grande de líquido de la matriz del cartílago permite que los gases, nutrimentos y productos de desecho difundan en uno y otro sentidos entre los capilares, situados fuera del cartílago y los condrocitos situados en las lagunas, dentro de la matriz cartilaginosa (fig. 14-5). Otro aspecto notable de los tejidos esqueléticos es que el mecanismo de difusión que actúa en la matriz cartilaginosa no puede funcionar si ésta se impregna por sales cálcicas. En consecuencia, si el cartílago se calcifica,muere (fig. 14-5). Como veremos, ello no ocurre enel hueso porque en é1 (no enel cartílago) hay una disposición por virtud dela cual la matriz se calcifica sin limitar ni dificultar los fenómenos vitales de las células incluidas en la substancia intercelular calcificada. No es raro observar calcificación de la matriz del cartílago en las porciones más centrales de los cartílagos traqueales de sujeto de edad avanzada, lo cual guarda relacióncon muerte de condrocitos donde ocurre la calcificación.
TENDONES, LlGAMENTOS
Injerto de cartílago: ausencia de reacción de homoinjerto Dos tejidosfrecuentementetrasplantadospor el cirujano plástico son piel y cartílago. Al trasplantar piel de una persona a otra (hornoinjerto o aloinjert o ) casi invariablemente es rechazado, de modo que para que pueda "prender" permanentemente, es necesarioemplear autoinjertosde piel. (Por fortuna, ello se suele poder hacer de manera que al final el individuo termina con piel en el sitio del cual se tomó para el injerto y también en aquél para el cual se trasplantó, como se explicará en el cap. 20.) El injerto de cartílago se dificulta porque no hay muchocartílagoextraesqueléticodelcualobtener autoinjertos. Por ejemplo: si deben reconstruirse la nariz o la oreja,nohaymuchomaterialautólogo quepuedaemplearse. Ello condujo, hacemuchos años a usar cartílago obtenido de personas que acababan de morir como injertos para pacientes que necesitaban cirugía de reconstrucción. Pudiera pensarse que estos trasplantes, por ser homoinjertos, seríandestruidosrápidamentepor la reacción de homoinjerto. Sin embargo,sedescubrióquealgunoshomoinjertos decartílagosobrevivíanen el nuevo huésped como tejido viviente. Antes de considerarporqué puedensobrevivir los hornoinjertos de cartílago a diferencia de los dérmicos, debe decirse que para que cualquier clase de injerto de cartílago persista sin experimentar resorción gradual las células deben seguirviviendo. Los injertos de cartílago muerto por último experimentan resorción, probablemente porque son invadidos por capilares y fibroblastos. La matriz del cartílago viviente parece actuar como barrera para esta invasión. Inclusolos autoinjertos decartílagoa veces experimentanresorciónparcial; se consideraque ello depende de que el lecho del injerto brinda suministro insuficiente de nutrimentos para mantener vivosloscondrocitosdeltrasplante. Los injertosde cartílago deben colocarse en un lecho que asegure el suministroadecuadodenutrimentosparaque se conserve la viabilidad de los condrocitos. Si se hace loanterior, inclusoloshomoinjertos decartílago sobrevivirán largo tiempo. La característica que permite que un homoinjerto de cartílago sobreviva es que casi todas las células del trasplanteestánrodeadascompletamentepor gran cantidad de matriz que permite difusión muy limitadadesubstanciasconpesomolecularalto. Ello, claroestá,restringe el descubrimiento de antígenosextrañosdeloscondrocitosen el homoinjertoporlas célulasinmunológicamentereactivas del huésped y, además, impediría que cualquier cé-
haces colhgenas
Y CARTILAGO
419
condrocitos
substancia intercelular bas6fila
Fig. 14-6.Esquema con gran aumento de fibrocartílagotomado de un tendón cerca de su insercih.
lula asesina formada lograra contacto eficaz con las células extrañasblanco,loscondrocitos en el homoinjerto. La reparación en el cartílago hialino se explicará al describir el cartílago articular en el capítulo 16. Además del cartílago hialino, hay otras dos clases de cartílago en el cuerpo, el fibrocartílago y el cartilago elástico.
FIBROCARTILAGO Aunque se presenta en varios sitios del cuerpo, el fibrocartílago se estudia más fácilmente en las insercionestendinosas,particularmentecuandosonen cartílago. Al acercarse a esta clase de inserción, el tendón adopta aspecto distinto, como se advierte en la figura 14-6. Antes señalamos que donde un tendón se inserta en el cartílago, es formado por célulascondrógenasynoporfibroblastosordinarios. Las primeras son más voluminosas y redondeadas (fig. 14-6) que los fibroblastos y se disponen en hileras o capas entre las cuales hay haces de fibras colágenas. Entre las células redondeadas individuales de estas hileras se advierte substancia intercelular basófila no fibrosa (fig. 14-6), que recuerda la matriz situada cerca de los condrocitos en el cartílago hialino (fig. 14-3); la basofilia depende de glucosaminoglucanos sulfatados. Las propiedadesylocalización de fibrocartílago sugieren quedebedesarrollarsedecélulasmesenquimatosasen el límite entre lascapasfibrosa y condrógena en desarrollodelpericondrio.Inicial-
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TEJIDO5 DEL CUERPO Fig. 14-7. Microfotografía de cartílago elástico dela oreja. Las fibras elásticas(señaladas por flechas) se observan como lineas
obscuras quese entrecruzan en la matriz.
mente, durante el desarrollo, las células de este sitio tendrán la potencialidad de diferenciarse en fibroblastos o condrocitos, y en este caso parecen conservar la facultad de aprovecharambascapacidades,pero en sucesión,con producción inicial de material colágeno y después del intercelular no fibroso. Además de formar inserciones tendinosas, también hay fibrocartílago en la sínfisis púbica y en los discos intervertebrales (cap. 16). CARTILAGO ELASTIC0 Aunque el cartílago hialino es algo elástico, lo es menos el cartílago que posee abundantes fibras elásticas en la substancia intercelular. En algunos sitios, porejemplo,laoreja y la epiglotis, se necesita un
tejido consistente pero muy elástico. En estos lugares hay cartílago elástico. Es básicamente semejante alcartílagohialino,peroloscondrocitos pueden producir fibras elásticas, que quedan dispersas enla matriz además de las fibrillascolágenas y la substancia intercelular no fibrosa.
BlBLlOGRAFiA Y LECTURAS ACONSEJADAS Cartílago Véase bibliografía del capítulo 16
Tendones Buck, R. C.: Regeneration of tendon. J. Pathol., 66:1, 1953. Peacock, E. E., andvanWinkle, W.: Surgeryand Biology of WoundRepair. Philadelphia, W. B. Saunders, 1970.
15 Hueso En este capítulo debemos tratar no sólo el hueso comouna claseespecial de tejidoconectivo,sino también cómo el tejido óseo se dispone para formar las estructuras llamadas huesos. Los huesosviven, crecen,seremodelan y reparansiserompen. Sin embargo, los dos aspectos del problema -el hueso como tejidoy los huesos comoestructurasindividuales- no pueden separarse, de modo que al describir el hueso como tejidoa veces tendremos que mencionar huesos particulares, y al describir huesos es obligado ampliar datos acerca de las características del tejido óseo.
SEMEJANZAS ENTRE CARTILAGO Y HUESO La forma más fácil de comenzar el estudio del tejido óseo es compararlo con el tejido hermano, el cartílago,descritoenelcapítulo 14. Al igual que el cartílago, el hueso consiste en células y substancia
matriz), que,como intercelularorgánica(llamada en el cartílago, está formada por fibrillas colágenas incluidas en un componente amorfo. Sin embargo, la proporción entre el componente fibroso y el amorfo en la matriz es mucho mayor en el hueso que en el cartílago, y la colágena y el componente amorfo difieren algo en composición en los dos tejidos. En segundolugar,convienecomparar la figura 14-3 con la figura 15-1. Como se ilustra en la figura 15-1, lascélulas dehueso(indicadaspor Oc),al igual que las del cartílago, están en lagunas dentro de la matriz (M en la fig. 15-1). En el hueso estas células se llaman osteocitos (gr. osteon, hueso). Además, al igual que las estructuras cartilaginosas están cubiertas de pericondrio (excepto en las superficies articulares); la superficie externa de los huesos está revestida por una membrana llamada periostio (gr. peri, alrededor) (fig. 15-1, P). Por último, el tejido óseo, al igual que el cartílago, se desarrolla a partir del mesénquima. Sin embargo, el microambiente en
Ob Fig. 15-1. Microfotografía de un lado de un hueso en crecimiento (corte descalcificado tefiido con H y E). El periostio (P)está am'bu. La capa más profunda consiste en osteoblastos (Ob) ywtapuestos a la superficie del hueso (H). Los osteocitos (Oc) estándentro de l a s lagunas en la matriz ósea (M).
oc M
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TEIIDOS DEL CUERPO
el cual se forma es diferente del cartílago pues como señalamosen el capítulo14, el cartílago se desarrolladondenohay capilares en tantoque el hueso se forma a partir del mesénquima donde hay capilares.
ALGUNAS DIFERENCIAS IMPORTANTES ENTRE CARTILAGO Y HUESO 1) Deben emplearse distintos métodos para estudiar el hueso. El hueso es mucho más resistente que el cartílago, porque el cartílago normal que persiste en el cuerpo no está calcificado y, en consecuencia, las estructuras cartilaginosas de dimensión grande se doblaríansituvieranquesoportarpeso.Pero la matriz ósea está calcificada y es pétrea, por lo cual resiste al encorvamiento y soporta mucho peso. Sin embargo, al tratar de estudiar el hueso en el laboratorio de histología o de patología, su carácter pétreo plantea un problema porque por sus características no puede contarse en parafina para preparar tinciones con H y E. Para vencer esta dificultad, pueden colocarse fragmentos de hueso después de la fijación en una solución descalcificante que disuelve el mineral. Solíanemplearseácidos para ello, perohansido desplazadospor agentes de quelación (gr. chele, garra), que tienen la capacidad de combinarse con los ionescalcioen el depósito y "agarrarlo"para convertirlosencompuestossolubles. Estos compuestos se eliminan de la matriz sin dañar los componentes orgánicos y las células del hueso al igual que hacían los antiguos métodos de descalcificación. El agente quelante de uso común es el EDTA (ácido etilendiamina tetraacético). Después de la descalcificación,unbloquedehuesopuededeshidratarse, aclararse,incluirseenparafina,cortarse yteñirse. Los cortes preparados de esta manera se llaman cor-
Fig. 15-2. Demostraci6n sencilla de la flexibilidadde descalcificado.
un hueso
tes descalcificados o, de manera más exacta, cortes de hueso descalcificado. Se muestra uno en la figura 15-1. Revelan únicamente los componentesorgániCOS del hueso: los osteocitosy la matrizorgánica, queconsiste en colágena y substanciaintercelular amorfa en la cual están incluidos los osteocitos. Debe señalarse aquí que, aunque el mineral se elimina porelprocedimientodedescalcificación,la substancia ósea conservasuforma. Inclusopuede, descalcificarse unhuesoenteroytendrá el mismo aspecto(fig.15-2, abajo); sin embargo, como también se observa en la figura 15-2, arriba, no puede soportar peso; en realidad, es tan flexible que incluso puede hacerse con éI un nudo. En consecuencia, el hueso difiere del cartílago normal porque suele tenerse que estudiar en cortes descalcificados. Un segundo aspecto de los cortes de hueso descalcificado es que,como resulta difícil lograrla fijación óptima del hueso, y por efectos secundarios del procedimientodedescalcificación,las células óseas (osteocitos) suelen contraerse y alejarse de las paredes de las lagunas donde residen (figs. 15-1 y 15-3A). En consecuencia, el citoplasma de los osteocitos se observainadecuadamenteencortescon H y E de hueso descalcificado. Sin embargo, la presencia de osteocitos en las lagunas puede deducirse porque el núcleo de los mismos se tiñe intensamente y es manifiesto (figs. 15-1 y 15-3A). Debe mencionarse que el método de preparar cortes de hueso para estudios con ME conserva mucho mejor los osteocitos, como veremos más adelante. 2) El mecanismo de nutrición del hueso es distinto aldelcartílago. Si lamatrizorgánica delhueso donde viven los osteocitosestuvierasólidamente calcificada, no podría ocurrir difusión de nutrimentos en su interior y los osteocitos morirían al igual queloscondrocitoscuando se calcifica la matriz que los rodea. Sin embargo, al estudiar el hueso por otro método, los primeros investigadores obtuvieron una orientación acerca de cómo llegaban 10s nutrimentos a los osteocitoscuando la matrizque los rodea se calcifica. Cortaron fragmentos delgados de hueso calcificado con una sierra y los lijaron hasta que tenían delgadez suficiente para transmitir la luz (aunque seguíansiendodemasiadogruesosen comparación con los cortes de inclusión en parafina). Al examinarlos con MF, estos cortes (llamados cortes de hueso lijados) se descubrió algo que no se aprecia en loscortesdehuesodescalcificado,esto es, que los osteocitos en el huesocalcificadoestán unidos entre sí y con un conducto (fig. 15-38),O alguna otra superficie donde hay líquido tisular, por lo que parecenser líneas delicadas(fig. 15-38). (El gran número de estas líneas muy delicadas que se
HUESO
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Fig. 15-3. Microfotografíís que ilustran el aspecto de un hueso en cortes descalcificado y no descalcificado. A, hueso descalcificado teñido con hematoxilina y eosina. Se observan l o s osteocitos mal fijados (OSC)en las lagunas, pero los conductos entre l a s lagunas son vagos. El conducto (C)a la derecha contiene vasos sanguíneos que durante la vida brindan a los osteocitos líquido tisular a través de los conductillos. B, campo equivalente de un corte no tenido hecho al lijar hueso no descalcificado. Las lagunas se presentan como óvalos aplanados obscuros, pero los osteocitos que contienen no se han conservado. Las líneas delicadas (conductillos) que conectan las lagunas entre sí y con el conducto de la derecha se advierten netamente, pero se ha conservado el contenido del conducto.
observan enlos cortesdeestaindole dependedel grosor de los mismos.)Porúltimo, se comprobó que estas líneas eran tubos diminutos que atravesaban la matriz calcificada y se llamaron conductillos; se descubrió que contenían líquido tisular y prolongaciones piliformes de osteocitos que unían entre sí aestosúltimos. Hoy sehacomprobadoque los conductillos brindan el medio para que los nutrimentos lleguen a los osteocitos, lo cual los mantiene vivosaunque estén dentro de lamatrizcalcificada. Explicaremos en breve la formacih y la función de los conductil!os. Debemencionarseque el motivo principal de que los conductillos sean vagos o
difícilmente se observan en cortes teñidos con H y E de hueso descalcificado (como en la figura 15-3A) es que al eliminar los depósitos de mineral nada queda paramantener la matriz lo suficientementerígida para que continúenabiertos,por lo cual seobliteran.Sinembargo,con los métodos más refinados de fijación utilizados paramicroscopiaelectrónica, pueden advertirseconductillos en cortesconME incluso en materialdescalcificado(fig. 15-4, ver leyenda). Además, valiéndose de microtomos y cuchillas especialespueden hacerse 'cortes dehueso no descalcificado lo bastante delgados para observarlos con ME, particularmente de embriones o de anima-
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TEIIDOS DEL CUERPO Fig. 15-4. Micrografía electrónica de parte de un corte de hueso descalcificado enla cual se advierte un osteocito enla laguna con las porciones proximales de cuatro de las prolongacionescitoplásmicas que se extienden hacia los conductillos. Dos conductillos con prolongaciones en cortetransversalsonseñaladospor las flechas. (Cortesía de S. Luk y G. Simon.)
les jóvenes, en los cuales los huesos nose han tornado tan compactos o pétreos como en los adultos. Daremos después ilustraciones de estosaspectos. 3) A diferencia del cartílago, el hueso es un tejido vascular.Yaseñalamosque el cartílagonormalno contienecapilares, de modoque los capilares que brindannutrimentospara los condrocitos siempre estánfueradelasubstancia del cartílago. Pero, dado quela matriz del cartílago permite fácilmente ladifusiónde nutrimentosyproductos dedesecho en distancias comparativamente grandes, los condrocitos pueden vivir aunque estén lejos de los capilares. La situación es distinta enel tejidoóseo. Los conductillos que permiten el paso de los nutrimentos de los capilares a los osteocitos tienen calibre muy fino (como se observa en la figura 15-4, hacia el ángulo superiorizquierdo);porello,nocabeesperar que algún mecanismoparatransmisión de nutrimentos seacapaz de actuareficazmente en unadistancia grande. En realidad, en 1952 Ham informó que los osteocitoscasisiempre están situados en términos de 0.1 a 0.2 mm de una superficie libre o un conducto donde hay capilares. Ello significa que lo que macroscópicamente puede parecersubstanciaósea densa al observarla con el microscopio está atravesadaporcapilaressituados en conducto (dos vasos sanguíneos de pequeño calibre que guardarían relación con capilares pueden advertirse enel conducto marcado C en la fig. 15-3A). Además, dado que los
capilares no se introducen profundamente en el hueso compacto para tomar su sitio, el huesodebe construirse alrededor de los capilares de manera que los osteocitosno estén alejadosmás de 0.1 a 0.2 mmdeunafuentedelíquido tisular.Explicaremos en brevecómoocurre lo anterior. Esta distancia pareceríaseraproximadamente el límitedentro del cual el mecanismo de conductillos que brindan nutrimentos a los osteocitos en el hueso calcificado puede funcionar. 4 ) A diferencia del cartílago, el hueso crece únicamente poraposición.Ya debe serpatentepor qué son tan interesantes la formación y el crecimiento del hueso.Sinembargo, otrofactor quedebe tomarse en cuenta y que aumenta el interésesqueel hueso sólo puede crecer por el mecanismo de aposición. El cartílagocrecepormecanismosintersticial y de aposición, pero como lamatriz ósea comienza acalcificarsecasi en cuantoseforma, el tejido óseono puede dilatarse en su interior. En consecuencia, todo crecimiento óseo debe ocurrir en una superficie ya formada. Por ello, la únicaformaenque puede modificarse la dimensión o la forma de una estructura ósea dada es por formación de hueso nuevo en una o másdelas superficies, o por eliminación de hueso viejo en una o más de las otras superficies. Las células que participan en la formación o laeliminación dehuesoen estas superficiesse describiránmásadelante.
HUESO
Después de esta introducción, podemos comenzar el estudio del desarrollo de los huesos en el embrión, básico para lo que vendrá después.
FORMACION DEL HUESO Se dice que el desarrollo del hueso depende de la osteogénesis (gr. gennan, producir) u osificación. Conocer cómo, dónde y cuándo ocurre este proceso en la vida embrionaria es fundamental para comprender el crecimiento y la conservación ulterior del esqueleto.Sinembargo,pordesgracia,puedeser desorientadora la nomenclatura común de la osteogénesis. Nomenclatura. Hace largo tiempo se advirtió que la osteogénesis (osificación) comenzaba en el cuerpo en dos sitios generales, a saber: 1)en áreas de mesénquimaordinarioy 2) dentrode las porciones más o menos centrales en desintegración de los modelos cartilaginosos de los futuros huesos. Considerando que algunos de los sitios donde comenzaba la osteogénesis en áreas mesenquimatosas (en las cuales nohabíacartílagoprevio)teníanaspectoalgo membranoso, la osificación en estos sitios se llamó osificación intrarnembranosa. Por otra parte, la osificación que se observó comenzaba en las porciones centrales en desintegración de los modelos cartilaginosos de los futuros huesos se llamó osificación endocondraf. Debe destacarse que estos dos nombres denotan únicamente el medio donde ocurre la osificación y no influyen sobre el tipo de osificación o la clase de hueso que resulta del mismo, que como veremos, siempre es el mismo. Sin embargo, ello no siempre se aprecia y, en consecuencia, los nombres a veces se emplean como si denotaran dos clases diferentesdeosificación. Más graveaún es que los huesosresultantesde la osificación en el medio intramembranoso suelen llamarse "huesos" de membrana" y los resultantes de osificación en un medio cartilaginososedenominan"huesosdecartílago". Esta nomenclatura tiendeasugerir que el tejido óseo que se desarrolla en los dos sitios es diferente, pero es igual. Además, para el principiante los dos nombreslamentablementepuedensugerirque el hueso que se forma en los dos medios diferentes lo hace como resultado de que la membrana o el cartílago en realidad se convierten en hueso. Es menester insistir enqueninguna clase de tejido adulto completamente diferenciado alguna vez se convierte en otraclase.Ahoracomenzaremosa explicar la osificaciónintramembranosa,asentandoqueeste nombre sencillamente describe el medio en el cual comienza la osificación en algunos sitios del cuerpo,
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y que la osificación en ellos produce la misma clase dehuesoqueseformaenla osificación endocondral, que veremos más adelante. OSIFICACION INTRAMEMBRANOSA La osificación irtramembranosa se estudia de maneraóptima en el desarrollo del cráneo. Utilizaremos el ejemplo de la osificación intramembranosa en el desarrollo, seguido de crecimiento y remodelación, de un hueso parietal. Enel sitio donde se forma cada parietal en primer lugar hay una cápsula de mesénquimalaxoqueocupa el espacioentrela piel en desarrollo del cuero cabelludo y el encéfalo en desarrollosubyacente.Como el mesénquimaeneste sitio está en forma de capa, se consideró membrana; por ello, la osificación que comenzaba en este sitio sellamó intrarnernbrunosu. Antesdecomenzar la osificacibn, el mesénquima consiste en células pálidas muy separadas, de forma más o menos triangular o enestrella,conprolongacionesqueamenudo conectan con las de células mesenquimatosas adyacentes (mostradas en la periferia en la fig. 15SA). Después, en uno o dos sitios en el mesénquima dondecomenzaráaformarseunhuesoparietal y donde hay algunos capilares sanguíneos, ocurre un cambio que corresponde al comienzo de la formación de lo que se llama centro de osteogénesis. Esto se inicia cuando algunas de las células mesenquimatosas en un sitio dado se tornan más redondeadas y el citoplasma se tiñe más intensamente con la hernatoxilina; se observan cuatro en el centro de la figura 15-5A. Al mismo tiempo, las prolongaciones se tornan más gruesas (fig. 15-5B) y conectan con las de otras células de la misma clase queseestándesarrollando. Las células que experimentan este cambio de aspecto son células mesenquimatosas que rápida e imperceptiblemente pasan por la etapa de célula osteógena(comodespuésexplicaremos)paraconvertirse por diferenciación en osteoblastos (gr. bfastos, germen), llamados de esta manera porque pronto "generarán"la matrizorgánica del hueso.Después, serán rodeados por matriz para convertirse en osteocitos, de modo que quedan situados en lagunas completamenterodeadaspormatriz ósea quecasi inmediatamentecomienzaaabsorbersalesde calcio, de modo que se calcifica. Sin embargo, la calcificación no produce la muerte de los osteocitos, ya que se forman conductillos. Formación de conductillos. La forma en que los osteoblastos originan los conductillos se muestra en el esquema de la figura 15-5C. En primer lugar, las prolongacionescitoplásmicasdeloscuatroosteoblastosendesarrolloenlafigura 15-5B conectan
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TEIIDOS DEL CUERPO
células 'mesenquimatosas
/ ,
4 osteoblastos endesarrollo
"-.
capilar
entre sí; cuando los osteoblastossecretan la matriz orgánica dehueso alrededor deellosmismos (gris en la figura 15-5c) las prolongaciones citoplásmicas actúan como moldes alrededor de los cuales, por así decirlo, se vierte lamatriz orgánica.Cuando éSta "fragua" pronto se impregna por sales cálcicas (obscuras en la fig. 15-50) y se torna pétrea e impermeable,peropermanecen las prolongaciones de los osteoblastos quequedan situadas en los conductillos. Los espacios que hay entre las prolongaciones de los osteoblastos en la paredde losconductillos en los cuales se encuentran son ocupados por líquido tisularderivado de los capilaresinmediatamentepor fueradel islote de hueso en desarrollo. De estamanera, los osteoblastosenterrados en la substancia intercelular quehan secretado (fig. 15-50) se conviertenen osteocitos. El líquidotisular también llena los espacios diminutos entre los osteocitos y las paredesdelaslagunasenlascualesse encuentran (fig. 15-5D). Lo quese observa en esta etapa enun corte descalcificado. La primeramasapequeñadehueso probablemente adopte la forma de una barrita irregular que en la figura 15-6 está cortada transversalmente. Unabarra pequeñade hueso se llama trabécula o espícula. Las células enla periferia dela figura15-6 son mesenquimatosas;sólo se observanadecuadamente los núcleos,porque el citoplasmase tiñe débilmente. El materialintercelularteñido de obscuro en la región central,indicadopor substanciaintercelular ósea, acaba de serformadoporosteoblastos que han sido rodeados al producirlo y se han convertido en osteocitos. Los conductillos, como ya señalamos, no suelen ser patentes en cortes teñidos con H y E. La trabécula ósea, en corte transversal, está rodeada por osteoblastos, señalados enlafigura 15-6, que son célulascomparativamentegrandesconnúcleo excéntrico y citoplasma tan intensamente basófilo (y por ello de color azul muy obscuro en cortes con H y E) queaveces es difícildiferenciar el núcleo del citoplasma. Adviértase que hay dos amplios capilares enel lado derecho, indicados por uusos sanguineos; s u presencia demuestraque estáocurriendo osteogénesis, como siempre, en un medio vascular. Formación de huesoesponjoso. Después que se ha formado una masa pequeña de hueso en cada sitio en el cual se desarrollará el hueso parietal, el crecimiento ulterior no depende de aumento uniforme de las
Fig. 15-5. Esquemas en los cuales se ilustra cómo seforma hueso enun medio intramembranoso. A, Lascélulasmesenquimatosas comienzan a diferenciarse en presenciade capilares. B, Se tornan identificables con osteoblastos. C , Secretan la sustancia intercelular orgánica del hueso y sus prolongaciones actúan como moldes para la formación de conductillos. D. Por último quedan enterradas en la sustancia intercelular como osteocitos y en lamatrizósea se depositansales cálcicas.
HUESO
427
substancia intercelular dsea
osteocitos citoplasma badfilo
osteoblastos
Fig. 15-6. Microfotografía muy amplificada del corte transversal de una trabecula ósea en formación, enel cráneo de un embrión de cerdo. Los osteoblastos dispuestos enla periferia están depositando substancia intercelular de hueso. Algunas células óseas han sido rodeadas completamente por substancia intercelular y se han convertido en osteocitosenclavados en lagunas,dentrode la misma.
dimensiones,sinodeque las trabéculas O espículas seirradianapartir dela misma.Probablemente se formen porotras célulasmesenquimatosasquese diferencian en osteoblastos y osteocitos en los sitios donde se forman nuevas trabéculas. Después, el crecimiento continuado de las trabéculas, producido de la mismamanera,haceque seunan entre sí para formar una red de trabéculas conectadas (fig. 15-7); esta red anastomosada de trabéculas óseasse llama hueso esponjoso (fig. 15-7). Cuando se forma, cabríasuponerquepocas células mesenquimatosas de la zona permanecen en estado indiferenciado. Pero, antes de desaparecer de la escena dejan una herencia de lo que se llaman células osteógenas que se disponende modoquecubren o revistentodaslas superficies de las trabéculas no ocupadas por los osteoblastos que forman hueso enla superficie. Resumen del proceso de osificación intramembranosa. Ha ocurridolo siguienteenel desarrollo de un huesoparietal. En primerlugar, lascélulas mesenquimatosasseconvierten por diferenciación en
osteoblastos que forman trabéculas óseas, las cuales se anastomosan entre sí para formar hueso esponjoso. Antes que las células mesenquimatosas sean "usadas", algunassediferencian enmedida limitada en células osteógenas; éstas son delgadas y aplanadas ycubren o revisten las superficies óseas. Están comprometidas para formar hueso o cartílago yactúancomocélulasmadreparaconservarla población deellasmismasentodaslas superficies óseas, donde siempre hay suficientes para convertirse en osteoblastos o condrocitosyformar más hueso o cartílagoporaposición. Que la diferenciación sea en osteoblastos o condroblastos depende del microambiente. Si haycapilares,seconvertirán en osteoblastos y formarán hueso. Cuando no haya capilares, se tornarán en condrocitosyelaborarán cartílago. Describiremos el mecanismo del crecimiento por aposiciónparaampliar el temadel desarrollo de un hueso parietal. Crecimientoporaposición dehuesoen unatrabécula aislada. Para que esta descripción sea lo más
428
TEJIDOS DEL CUERPO osteoblastos que cubren una trabecula
células adyacentes se conectan entre sí por uniones celulares. En el lado profundo de cada osteoblasto (el yuxtapuestoalhueso), las prolongacionesdealguna maneraconectancon las delas células que se extienden hasta la superficie desde los osteocitos más recientemente formadosenlaslagunasinmediatamente subyacentes a la superficie. Así pues,cuando los osteoblastos depositan matriz en la superficie y a los lados, las prolongaciones quedan conectadas con las de los osteoblastos adyacentes y con la de
Fig. 15-7. Microfotografíaconpocoaumento del huesodel más avanzadaque en la cráneode un embrióndecerdo(etapa fig. 15-6).Es hueso trabecular (esponjoso) en el cual las trabéculos osteoblastosbasófilos que lasrodeanespacios.Obsérvense cubrenlastrabéculas y revisten los espacios.
sencilla posible, supondremos que una trabécula en un medio rico en capilares está cubierta en todas las superficies por una capa uniforme de células osteógenas más o menos aplanadas, como se observa en la figura 15-SA. La primera etapa en el crecimiento por aposición es que las células osteógenas se dividen y aumentasunúmero,demodoquealgunas pueden convertirse por diferenciación en osteoblastos sin agotar la reserva. En aras de la sencillez, ello se muestra en la figura 15-SB, por su división y formacióndedoscapasde células osteógenas.Después, como se aprecia en la figura 15-8C, las células osteógenasde la capa más profunda se convierten por diferenciación en osteoblastos que secretan matriz alrededor de los cuerpos celulares y las prolongaciones para formar una capa nueva de hueso, provista adecuadamente de conductillos, en las superficies óseas; además, ello ocurre con las superficies de nuevo hueso aún cubiertas por células osteógenas,demodoquepuedenformarsecapasadicionales de hueso de la misma manera. El siguiente aspecto del crecimiento por aposición es que al formarse cada capa sucesiva de osteoblastos a partir de las células osteógenas en una superficie, lososteoblastosadquierenprolongaciones. En los lados de los osteoblastos las prolongaciones de
Fig. 15-8. Esquemas en los cuales se ilustra que el hueso crece por aposición, pero no por el mecanismo intersticial. La posición de dos clavos encajados en un hueso se indica en A, B y C. Obsérvesequesemantienenseparadosporla misma distancia, lo cual indicaqueel hueso no crecepor un mecanismointersticial sino sólo poraposición, queexige depósito de nuevascapasde hueso en las superficies. A , Una trabecula de hueso es cubierta en B, Las todaslassuperficiespor una capadecélulasosteógenas. células osteógenas proliferan. C, Las células de la capa más interna se convierten por diferenciación en osteoblastos y forman una nueva capa de hueso al secretar substancia intercelular orgánica. La superficie sigue cubierta por células osteógenas excepto en los sitiosderesorcióndondehayosteoclastos (ringulo inferior izquierdo). En la derecha, el esquema ilustra que puede depositarse el hueso en las superficies, ampliando la longitud de una trabécula para rodear un capilar, de modo que las células del hueso neoformado tendránuna fuente de nutrición. (Ham, A. W.: J. Bone JointSurg., 34-A: 701, 1952.)
HUESO
los osteocitossubyacentes enla capa de hueso formada más recientemente. En consecuencia,para la etapa en que lososteoblastos han secretado una nueva capa de matriz, sus prolongaciones han actuado como moldes para los conductillos que conectan cada osteocito en la capa neoformada de hueso con los conductillos de los osteocitos subyacentes y con la superficie suprayacente. El lector atento se preguntará cuántas capas pueden añadirse de esta manera sin que los osteocitos en la mitad de la trabécula queden demasiado lejos del suministro de líquido tisular (que viene del exterior de la trabécula). En realidad, la mayor parte de lastrabéculas no se tornan suficientemente gruesas para que ocurraloanterior. Sin embargo, cuandoalcanzan grosor suficiente para que las regiones centrales estén alejadas más de unos 0.1 a 0.2 mm de una superficie, se observará que contienen un vaso sanguíneo central que brinda a los osteocitos profundos líquido tisular (Ham).Como los vasos sanguíneos no perforan el hueso, deben alcanzar este sitio central por formación de hueso a su alrededor. Cómo ocurre lo anterior se muestra en el lado derecho de la figura 15-8C. El capilar que se observa con el tiempo quedaría cubierto con hueso formadoporaposición de modo que la trabécula puede tornarsemucho más gruesa sin que mueran lososteocitos enel centro.
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Explicaremos cómo el crecimiento por aposición explica que el hueso esponjoso se convierte en compacto.
COMO EL HUESO ESPONJOSO SE CONVIERTE EN COMPACTO (DENSO)
El desarrollo de un hueso parietal es un ejemplo de cómo el hueso esponjoso (fig. 15-7) se convierte en hueso compacto (denso)(fig. 15-9). El hueso esponjoso se caracteriza por poseer mayor espacio ocupado por tejido conectivo laxo y vasos sanguíneos que por substancia ósea. En cambio, el hueso compacto(fig. 15-9) se caracterizapor tener más hueso que espacio ocupado por tejido blando y vasos sanguíneos. Esta es sólo una regla general para diferenciarentre las dos clases;nohay un método exacto. Paracomprender la forma en que un hueso esponjoso (como el que se muestra en la fig. 15-7) puede convertirse en hueso compacto (fig. 15-9) es necesario percatarse de cómo el crecimiento por aposiciónmodifica el aspectomicroscópico de las trabéculas de la red esponjosa. Efectos del crecimiento por aposición en la red esponjosa. Todas las trabéculasanastornosadas dela
PROCESOS POR LOS CUALES SE REMODELA EL HUESO En la remodelación del hueso participan dos fenómenos independientes; a saber: 1) depósito de tejido óseo en la superficie deun hueso ya formado por aposición y 2 ) resorción de hueso de las superficies. El depósito de hueso neoformadoa las superficies de la trabécula permite que ésta crezca. La resorción del hueso en las superficies es lograda por células multinucleadas voluminosas llamadas osfeoclasfos (gr. klan, romper) que aparecen en las superficies óseas. Se observa uno enel ángulo inferior izquierdo de la trabécula mostrada en la figura 15-8C donde ha producido por erosión una cavidad que OCUPa. Como resultado de que se ha formadonuevo hueso en los nuevossitios por aposición y en otro sitio se ha resorbido hueso viejo por un osteoclasto, la trabécula ha experimentado rernodelación. Estos dos fenómenos, el Crecimiento por aposición y la resorción ósea dela superficie, son la ímica manera en que pueden modificarse la forma y las dimensiones deun hueso en la vida prenatal y posnatal.
Fig. 15-9. Micrografía con poco aumento del cráneo de un nifio. El hueso esponjoso (como se muestra enla fig. 15-7) ha sido llenado por el crecimiento por aposición hasta formar una lámina de hueso compacto (denso). En lafigura 15-10 semuestra cómo se logra lo anterior. Los espacios que había en el hueso esponjoso quedanreducidos aconductos quecontienen vasossanguíneos.
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TEJIDOS DEL CUERPO
Fig. 15-10. Esquemas en los cuales se ilustra cómo el hueso esponjoso se convierte en hueso denso (compacto)
Verdetallesenel
redesponjosaestáncubiertasporcélulasosteógenas. En consecuencia, todos los espacios en el hueso esponjosoestánrevestidospor células osteógenas. Si las células osteógenas que rodean a un espacio se
texto.
multiplican, como las que revisten los espacios en la figura 15-10, derecha, y despuéslasdelascapas más profundas se convierten por diferenciación en osteoblastos para formar una nueva capa de hueso
HUESO
sobre la superficie trabecular, las trabéculas que rodean a un espacio determinado en el hueso esponjoso se tornan más gruesas y el espacioquerodean disminuye correspondientemente, como se advierte en la figura 15-10, lado derecho (leyendo de arriba abajo). Cada vez que se repite este proceso las trabéculas se tornan más gruesas y los espacios rodeados por ellas disminuyen. Por último si este fenómeno ocurriera en todos los espacios rodeados por trabéculas enunaredesponjosa,comosemuestrade arriba abajo en el lado derecho de la figura 15-10, por último habría más hueso que espacio; en consecuencia, lo que era hueso esponjoso (fig. 15-10, arriba, izquierda), se habrá convertido en hueso denso (compacto)como el mostradoen la figura 15-10, abajo, izquierda. Después, cada capa de hueso que se forma sobre la trabécula tendría los conductillos conectados con los de la capa que cubre, como se aprecia en la figura 15-10, derecha, en forma de líneas obscuras delicadas. Además, los espacios en la red esponjosa que contienen los vasos sanguíneos serían tan pequeños que el vaso quedaría alojado en un conducto, en el centro de lo que era un espacio. Este vaso brindaría líquido tisular y nutrimentos a todas las células de huesoquelorodean,porlosconductillosanastomosados. Sistemas de Havers (osteones). Se llama sistema u osde Havers (porHavers,quienlodescribió) teón a la estructura en capas formada por el depósito de capas sucesivas de hueso que se añaden a las paredes óseasde los espacios en el hueso esponjoso, que en corte transversal se observan como anillos sucesivos (fig. 15-10, derecha) alrededor de un espacio central pequeño lo bastante amplio para contener únicamente uno o dos vasos y revestimiento de células osteógenas. Los osteonesson las unidades normales de la estructura del hueso compacto. Como suelen tener menos de unos 0.4 mm de diámetro, permiten que haya hueso compacto en el cual los osteocitos no están más alejados que aproximadamente 0.1 a 0.2 mm delosvasossanguíneos centrales de cada sistema, que antes eran los vasos sanguíneosen los espacios de la redesponjosaen los cuales se formaron los sistemasdeHavers. En consecuencia, la distanciaa la cual el sistema de conductillos actúa de manera eficaz parecería ser el factor que limita el diámetro de los osteones. Cuando las capas de cada sistema se depositan consecutivamente, las prolongaciones de los osteoblastos en cada nueva capa deben seguir conectando con las de los osteocitos en la capa anterior para que el líquido tisular del vaso en el conducto llegue a los osteocitos en las capas más externas.
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La longitud de los sistemas de Havers (osteones) que se desarrollanenloshuesosparietales es pequeña en comparación con la de los huesos largos. En consecuencia, en los huesos parietales se llaman osteones primitivos. Cuando los espacios en la trama del hueso esponjoso han sido ocupados por osteones, el hueso parietal consiste en una placa sencilla de hueso denso (compacto)(fig. 15-10, imhgenes inferiores). Pero, para acomodar el encéfalo creciente del feto, cada parietalendesarrollo tiene que crecer paracubrir una mayor superficie y experimentar un cambio de la curvatura,comoseilustra en la figura 15-11. Además, estos procesos deben continuar en la vida posnatalhastaque la cabezaalcanza las dimensiones del adulto. Crecimiento y remodelacióndeunaláminade huesocompacto. Después que el huesoesponjoso de un parietal en desarrollo se ha convertido en una lámina encorvada de hueso compacto, sigue creciendo hasta alcanzar las dimensiones del adulto. Este proceso se basa en la aposición continua, pero surge la pregunta de dónde ocurre este crecimiento. Para profundizar el tema,debemencionarseenprimer lugar que los dos huesos parietales (uno de cada lado)durantetodosucrecimientoestánseparados entre sí y de los demás huesos del cráneo con que se unen por las llamadas suturas. Durante el periodo de crecimiento estas suturas contienen tejido conectivo laxo, vasos sanguíneos y células osteógenas; en consecuencia,permitencrecimientoporaposición en los bordes de los huesos que se unen en ellas. En
A
Fig. 15-11. Esquemasqueilustran las diversasformasenque los huesos que constituyen la bóveda del cráneo pueden crecer y cambiardecurvatura. A, Por crecimientoporaposición enlas suturas (el hueso neoformado está en negro). B, Por crecimiento por aposición enla superficie convexa acompafiado de resorción (quenose indica) enla superficie cóncava. C, Por aposición en algunos sitios de la superficie convexa con resorción en la superficie cóncava enlosmismos sitios,demodo quesemodifica la curvaturamostrada conlíneasgruesas hastaquedar como indican laslíneas punteadas.
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TEllDOS DEL CUERPO
lo que se refiere a dar cabida al encéfalo en expansión, hay distintas nociones acerca de la medida en la cual el crecimiento del cráneo depende del crecimiento por aposición en las suturas, enla superficie convexa de los huesos como los parietales, o de ambas cosas. Probablemente haya una combinación de los dos procesos, como bosquejaremos. En la figura 15-llA se muestra que el crecimiento por aposición en las suturas bastaríaparaexplicar el aumento de las dimensiones de la bóveda craneal. Sin embargo, este crecimiento también pudiera explicarse exclusivamente por crecimiento por aposición en las superficies convexas de los huesos, como se muestra enla figura 15-l1B. Remodelación.Además, al aumentarlas dimensiones del cráneo (como resultado de crecimiento en las suturas, de crecimientoporaposición en las superficies externas, o de ambas cosas), la curvatura del hueso parietal tiene que modificarse como se muestra en la figura 15-11 C. Ello exige crecimiento por aposición en la superficie convexa en algunos sitios (fig. 15-11C) y resorción en la superficie cóncava en los mismos lugares. Fontanelas. Al nacer, la osificación ha avanzado lo suficiente para que los huesos adyacentes del cráneo se hayan acercado tanto entre sí que están separados únicamente por suturas angostas. Sin embargo, en los sitios donde más de dos huesos se unen, el espacio de la sutura es mayor y estas áreas se llaman fontanelas (puntos blandos).Hay seisde ellas que aún no han sido llenadas por hueso en el cráneo del recién nacido. La más notable, la fontanela anterior o frontal, está situada donde seunen los dos parietales y el hueso que avanza desde loscentros dobles de osificación del hueso frontal. La inspección y el tacto suave de esta fontanela en el neonato pueden proporcionar al médico datos valiosos sobre la realización de una osificaciónnormal. Los parietales al crecer, cierto tiempo despuésdel nacimiento, consisten únicamente en una lámina de hueso, que, sin embargo, contiene algunos espacios ocupados por tejidoconectivo laxo y venas de pared delgada (fig. 15-9). Al continuar el crecimiento del cráneo, el proceso de remodelación (crecimiento por aposición en algunos sitios y resorción en otros) gradualmente conviertea estas láminas únicas de hueso sobre la mayor parte de la bóveda craneal en láminas dobles de hueso compacto separadas por hueso esponjoso y abundante médula. Como en esta etapa las dos láminas de hueso compacto están separadas por hueso esponjoso y médula, esta disposición se llama diploe gr. diploe, pliegue), y las muchas venas entre las láminas se denominan venas diploicas. La disposición en dos lá-
minasdeldiploe en la mayor parte dela bóveda craneal se alcanza enla niñez (hacia los ocho años de edad). Después, enla edad adulta, los huesos que se unen en las diversas suturas se fusionan y las venas diploicas pueden pasar de un hueso de la bóveda craneala otro.
HUESO INMADURO Y MADURO
Clases de hueso Ya señalamos que el hueso que se forma por osificaciónintramembranosa no difiere del producido por osificaciónendocondral, por lo cual si alguna vez se usan los nombres de huesomembranoso y hueso cartilaginoso, ello no significa distintas clases de hueso sino solo que el hueso en los dos casos se formó en distintos medios tisulares en el embrión. Sin embargo, como acabamos de describir, hay dos clases de hueso, caracterizadas por consistirprincipalmente en trabéculas con espacios comparativamente grandes entre ellas (hueso esponjoso) o principalmente en substancia ósea con espacios pequeños (hueso compacto o denso). Ahora veremos, cómo además de clasificarse en esponjoso o compacto, el hueso puede dividirse en inmaduro o maduro. Estos dos tipos de hueso se diferencian entre sí por la disposición y la cantidad relativa de los diversos componentes de la substanciaintercelulary también por el número relativo de osteocitos que poseen en relación con la substanciaintercelular. Por estos criteriosmorfológicos,Pritchard describe tres clases: 1) hueso en haces, 2) hueso tejido y 3) hueso de fibrasfinas. El hueso se clasifica en maduro e inmaduro porque el dispuesto en haces y el hueso tejido son, en términos generales, los tipos que primero se desarrollan en la vida embrionaria;porejemplo: el hueso en la figura 15-12 es inmaduro. Después se forma el hueso de fibras finas, por lo cual se llama hueso maduro. En su mayorparte, los tipos inmaduros son pasajeros, pues son substituidos por hueso maduro alcontinuar el crecimiento. Hueso inmaduro. El hueso inmaduro (fig. 15-12) tiene más células que el maduro. Es de dos clases, el hueso tejido y el hueso con haces toscos. En el primero los fascículos de fibras colágenas de la matriz siguen direcciones variables, lo cual explica que se llame tejido. Además, la substancia intercelular parece tener mayor proporción de proteoglucanos, glucoproteínas o ambas, pues se tiñe de azul en cortes con H y E. Posee mayor concentración de calcio que las otras clases. El hueso en haces difiere del te-
HUESO
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Fig. 15-12. Microfotografíacongranaumentode hueso inmaduro, observado en un cortedescalcificado teñido con H y E.
nuevas capasalassuperficiesóseas.Cadacapa tienede 4 Nm a 12 km de grueso. Los osteoblastos de los cuales depende la producción de las capas sucesivas de hueso maduro se incorporan en forma de osteocitosdentro de lascapasdematrizóseaque forman, o entreellas. En términosgenerales,ladirección de las fibrillas colágenas en una capa determinada suele presentar un ánguloconla de las fibrillas de lascapasinmediatasadyacentes. A veces, la dirección delas fibrillas de una capa es perpendicular a lasdelasiguiente. Como la dirección delasfibrillas en lascapasinmediatasadyacentes no es igual, pueden parecerópticamentedistintas. El hueso maduro puede diferenciarse del inmaduro porque lamatrizsetine uniforme y ligeramente (HMen la fig. 15-13) por la regularidad de las laminillas,porqueladirección de lasfibrillas enlas laminillas inmediatasadyacentes es diferente y por sus pocascélulas,que tienen disposición másregularyestán en lagunas más aplanadas queenel hueso inmaduro (fig. 15-13).
jidoporquepresenta haces toscos de fibrascolágenasque pueden ser paralelasentre sí y separadas por osteocitos. Aunque la matriz del hueso inmaduro se tiñe muy irregularmente, muestra basofilia con tanta frecuenciaquelasáreas de huesoinmaduro quehan sido rodeadas por hueso maduro puedendescubrirse fácilmente enelexamen con poco aumento (HI en la fig. 15-13). Si se olvida que los fragmentos de hueso inmaduro pueden estar rodeados por hueso maduro denso e incorporarse a él, como se observa en la figura 15-13, su presencia pudiera atribuirse equivocadamenteaalgúncambiodegenerativo del hueso maduro. Casi todo el hueso inmaduro que se forma durante la vida embrionaria es substituido por hueso maduro. Según Pritchard, quien ha brindado una explicaciónmagnífica y completa de estaclase de hueso, persiste algo de huesoinmaduro en losalveolos dentarios, cerca de las suturas craneales, en el laberinto óseo y cerca de las inserciones de tendones y ligamentos; sin embargo, en estos sitios suele estar mezclado con hueso maduro. Debe mencionarse ademásquea menudo aparecehuesoinmaduro en lavidaposnatalparareparación de fracturas y en tumores óseosdecrecimientorápido que nacende célulasosteógenas. Hueso maduro. La formación y el crecimiento del huesomaduro (tambiénllamado laminado) se caracterizaporque se añaden de maneraordenada
Fig. =-U.Microfotografíaconpocoaumento en lacualse en un coradvierten hueso inmaduro (HI)y hueso maduro (HM) te descalcificado teñido con H y E. Las regiones de hueso inmaduro han sido rodeadas o invadidas por el hueso maduro que se forma ulteriormente.
C. FIB.
5
C.
os.
Fig. 15-14. Microfotografía que muestra el periostio en reposo que cubre un hueso (costilla de conejo). La capa fibrosa (C. FIB.) es la más gruesa de las dos del periostio; la capa osteógena (C. OS.) no es notable.
DETALLE DE LAS CELULAS Y LA SUBSTANCIA INTERCELULAR DEL HUESO Parecería lógico que despuésde describir la osificación intramembranosa y el crecimiento y la estructura de un hueso que se forma enun medio membranoso pasáramos a explicar la osificación endocondral y el crecimiento de estructura del hueso que se forma en un medio cartilaginoso. Pero, como veremos, para explicar adecuadamente los huesos que se desarrollan enun medio cartilaginoso, es indispensable tener más conocimientosacerca de las células y la substancia intercelular del hueso que los hasta aquí descritos, por lo cual diferiremos un poco la explicación de la osificaciónendocondral.
CELULAS OSTEOGENAS Distribución y nomenclatura. Las células osteógenas están dispuestas sobre las superficies óseas como componentes de dosmembranas;a saber: 1) la capa más profunda de periostio (gr. peri, alrededor), la membrana que cubre la superficie externa de cualquierhueso, y 2) el endostio (gr. endon, dentro), que reviste las superficies internas de todas las cavidadesdentro de los huesos. Se dice que las paredes óseas de las cavidades de los huesos están revestidas de endostio (estas cavidades
incluirían la cavidad medular, los conductos de Havers y el hueso compacto y todos los espacios del hueso esponjoso).Pero, dado que algunas trabéculas del hueso esponjoso en un corte determinado pudieran no parecercontinuarse una con otra, ypor ello quizá parezca que no rodean cavidades, debería decirse que estas trabéculas están cubiertas por endostioyno revestidas por él. También hay células osteógenas esparcidas dentro del armazón de la médula ósea que llena las cavidades de los huesos. Periostio. Esta membrana cubre la superficie externa de un hueso excepto donde articula con otros. Tiene lo siguiente: 1) una capa externa fibrosa y 2 ) una capa interna osteógena (marcadas C. FIB, y C. OS., respectivamente, en la fig. 15-14). Cuandono está ocurriendocrecimientoporaposición ni resorción, se llama periostio en reposo y la capa externa, que consiste en fibras colágenas y algunos fibroblastos, es más gruesa. Enel periostio también hay algunas fibras elásticas. Murakamin y Emory sugirieron que no sonparte de la capafibrosa ni producidas por los fibroblastos de la misma. Sus observaciones sugirieron que la elastina es producida por las células osteógepas más externas de la capaprofunda; en consecuencia, en cierto sentido formarían una capa media (tercera). La capa más profunda (osteógena) del periostio en reposo no es notable. Sin embargo, la inspección
HUESO
cuidadosa de lasuperficieexterna de un hueso con MFrevelarápor lo menos elnúcleode células delgadas, pálidas, aplanadas, más o menos fusiformes, pero porlo demás sin datospeculiares,situadas sobre la superficie externa del hueso; son las células osteógenas en reposo. Su sitio se señala en la figura 15-14por C. Os. Sehacomprobadoexperimentalmentequesise despega el periostiode un hueso al operar y se trasplanta a un tejido blando, no suele formar hueso en este sitio. Ello depende de que el periostio, privado delhueso viviente,consisteprincipalmente enla capafibrosaporque las célulasosteógenas quedan íntimamente unidas a la superficie ósea. Sin embargo,sise diseca cuidadosamenteelperiostio paraextraerlascapasmásprofundas,ademásdela fibrosa, y setrasplanta a tejidosblandos,formará algo de hueso en el nuevo lugar. En consecuencia, los experimentosconperiostio "despegado" no indicaron que el periostio no fuese osteógeno (como se sugirió alguna vez) sino quela capa fibrosa no es osteógena. El periostioposeevasossanguíneos,algunos de loscualesentran y salen del hueso. El periostio brinda fijación para estos vasos al salir o entrar desde lostejidosblandosfuera del hueso.Vasossanguíneosde pequeño calibre se distribuyen en el periostio mismo; en el periostio en reposo se observan de cuando en cuando enla capafibrosa. Ene1 periostio activo, en el cual está engrosada la capa osteógena, también pueden advertirse entre las células os teógenas. Importancia del periostio. Lascélulasdela capa osteógena del periostioson la base de casitodala formación de hueso que ocurre en el desarrollo y el crecimiento de loshuesos. Endostio. Esta membrana que reviste los espacios del hueso esponjoso, la cavidad medular y los conductos de Havers del huesocompacto(denso)consiste en esencia, en hueso en reposo de unacapa continuadecélulasosteógenasinactivasaplanadas y sin características peculiares.Pero el endosti0 probablemente nunca esté en reposo en toda su extensión. Durante el crecimiento de un hueso largo la cavidad medular constantemente se ensancha. En consecuencia, la capa por lo demás continua, de células osteógenas del endostio suele estar interrumpida porosteoclastosque tienenla función de resorber matrizósea desde el interior de la pared de un huesotubularparaensanchar la médula.Incluso cuandohacesado el crecimiento,lasdemandas de calcio del cuerpo puedenexigir resorción osteoclástica de la superficie interna de un hueso. Además, si un hueso se rompe, la presencia de las células osteó-
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genas de revestimientosemanifiesta por proliferación y diferenciación en nuevo hueso que ayudan a reparar la lesión. Las células osteógenas en los conductos de Haverssonunafuente de célulaspara formar nuevossistemasde Haversalocurrirresorción de losantiguos, como veremos más adelante.
Por qué las células osteógenas del periostio en reposo no pueden identificarse a partir de su morfología Para diferenciar distintas clasesdecélulas corporales por la morfología, con MF o ME,éstas deben poseeruno o más rasgos típicosrelacionadoscon una funciónespecializada. Pero lascélulasindeferenciadas rara vez han adquirido características morfológicas por las cuales puedan identificarse con certeza. En consecuencia,las células osteógenas en reposo, como describimos en el periostio y el endostio, se identifican no porque muestren datos morfológicos particulares sino por el sitio que ocupan (fig. 15-14).Que lascélulasdelgadas,aplanadasy por los demás no peculiares sobre las superficiesóseas sonosteógenassecompruebaúnicamentecuando son activadas al ser sometidas a algún estimulo que causamultiplicación y diferenciación entipos celulares identificables como osteoblastos o condroblastos. Para utilizar un proverbio conocido, este es un caso de"por sus acciones los conocerás". Morfología de lascélulasosteógenasactivadas, según se observa enel crecimiento por aposición. Unacosa es saberquehaycrecimientoporaposición como explicamos y otra por completo distinta queel histólogo o el histopatólogo puedanidentificarlo enun corte ordinarioteñido con H y E del hueso del cual se obtuvo el corte. Aunque puede estudiarse el crecimiento por aposiciónhistológicamente en cortes dehuesosen crecimiento, pueden obtenersepreparacioneshistológicasquebrindan másdatosalprepararcorteslongitudinales de la costilla de un conejo que se ha fracturado y dejado consolidar unos días. El examen de la costilla en las regiones a cada lado de la fractura revelará que está ocurriendo crecimiento activo por aposición debajo de la capa fibrosa del periostio (etapa temprana de la reparación de la fractura costal). Al examinar sitios a distinta distancia del foco de fractura y varias fracturas en las cuales la consolidación ha progresado distintotiempo, es fácil observar diferentes etapas del crecimiento por aposición y tambiénla capacidad de las células osteógenas para diferenciarse en condrocitos u osteocitos. En primer lugar, como se observa en la figura 15-15 la capa fibrosa (F) del periostio se separa del hueso
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TEllDOS DEL CUERPO Fig. 15-15. Microfotografía en la cual se observa el periostio poco de" puk de una fractura cerca de la misma. La capa fibrosa (F) se ha separado del hueso (H) por la capa osteógena (Og) muy engrosada, en lacualestán proliferando células osteógenas. Las flechas indican imágenes mitósicas. En lasuperficie del huesolascélulas osteógenassehan convertidopor diferenciación en osteoblastos (Ob), que pronto formarán una nueva capa de hueso enla superficie sobre la cual se encuentran. (Ham A. W . y Harris W. R. en Bourne G. H.(ed.): The Biochemistry and Physiology of Bone. 2a. ed. vol.. 3 Nueva York, Academic Pre'ss, 1971.)
(H) subyacente por proliferación intensa de células osteógenas en la capa osteógena (Og) después de la fractura. Las células osteógenasmásrecientemente formadas están más cerca de la capa fibrosa y las más viejas, queya se hanconvertidopordiferenciación en osteoblastos (Ob) se sitúan contra la superficie ósea,donde,sihubieranestadounpoco más, hubieran formado una nueva capa de hueso en la superficie. Entre estas células y la capa fibrosa de periostio, las células osteógenasactivadasdifieren de las que se hallan en reposo porque son más regordetas y largas, aunque aún fusiformes. El núcleo yelcitoplasmasehantornadomásbasófilos, lo cual indica aumento de la concentracióndeRNA. Dos imágenesmitósicas(flechas)indicanqueestá ocurriendo división celular importante. La estructura fina del citoplasma de células osteógenas diferirá en relación con el grado de diferenciación en osteoblastos. En términos generales, cabe esperar que la basofilia citoplásmica de las células osteógenas menosdiferenciadasdependalógicamentedemanera principalderibosomaslibresrelacionadoscon el crecimiento. Pero, cuando las células osteógenas se convierten en osteoblastos la basofilia resultaría cada vez más del retículo endoplásmico rugoso para síntesis de proteína para secreción, como explicaremos.
Ahoraconsultemos la figura15-16, quemuestra muchos rasgos interesantes del hueso en etapa ulterior de la reparación. Muchas de las células osteógenas, abundantes en la etapa anterior, han tenido suficiente tiempo para convertirse por diferenciación, en osteoblastos. Los más profundos se han transformado en osteocitos después de formar nuevo hueso (selialadoen la fig.15-16)sobre el huesoantiguo previo (también señalado en la fig. 15-16). Entre el huesoantiguo y el recién formadohayuna línea azul llamada linea de cernentaci6n (fig. 15-16, L.C.) o nzarca de agua. Este nuevo hueso se formó porque el periostiofueactivado. La capadeosteoblastos (Ob) está dispuesta en esta etapa para formar más hueso sobre el ya elaborado. La capa osteógena del periostio (C. OS.) es más delgada que en la figura 15-15 (Og) y las células enesteparecenestarvolviendoaltipoinactivo.A diferencia de lo quese observa en la figura 15-15, hay células de transición entreosteoblastos y osteocitos;sonpatentesen la capa de osteoblastos (fig. 15-16, Ob) y la superficie del hueso nuevo. Adviértase que las dimensiones de los osteocitosneoformadosvaríansegúnlaedad. Los formados primero (más profundos) son más pequeñosque los más recientes. Tambiénapréciese que los osteocitos están más apartados que los os-
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Fig. 15-16. Microfotografía de un cortelongitudinalde una costilla en un sitiocercanoa una fractura que ha estado consolidando unos días más que la observada en la figura 15-15. Lascélulas osteógenas del periostio han proliferado y algunasse han convertido por diferenciación en osteoblastos que han depositado una capa de hueso nuevo sobre el antiguo.Obsérvenselacapafibrosa (C. FIB.) y lacapaosteógena (C. OS.) del periostio y los osteoblastos (Ob.) a lo largo del bordeinterno del periostio. La substancia intercelular del huesoestámarcadapor S.I., los osteocitos en l a s lagunas por Ob en LAG. y un vaso sanguíneo en un conductopor V. S.; obsérvesetambiénlalínea de cementación (L.C.) entre el huesonuevo y el antiguo.
teoblastos en lacapasuprayacente.Ampliaremos este temadespués.
Bases para clasificar las células osteógenas como células madre Para que unacélula sea clasificadacomo madre debe tener grancapacidad de reproducirsedurante toda la vida. Además, el nombre célula madre casi siempresuele significar, que a partir de ella puede rastrearse la ascendencia de más deunaclasede célulasformada en lavidaposnatal; lo cual significa que se trata de una célula pluripotencial. Esta potencialidad no está implícita en los nombres célula precursora o progenitora. Como describiremos más adelante al hablar dela osificación endocondral, la formación prenatal de hueso y cartílago puede rastrearsea una célulaancestralpluripotencialcomún, y el tejido particular que se desarrolla en un sitiodado dependedeque las células ancestrales (osteógenas) se diferencian en distintosmicroam-
bientes. Sin embargo, para cumplir requisitos de ser consideradas células madre pluripotenciales,debe comprobarse que las células osteógenas han conservado la capacidadpluripotencial y lade proliferaciónextensadurantetoda la vida posnatal. Ello se demuestra fácilmente en la reparación de fracturas, que explicaremos. Ham descubrió en 1930, fundándose en los estudios de consolidación de fracturas, que las células osteógenas del periostio se diferencian para formar hueso o cartílago dependiendo si este fenómeno ocurre en presencia o ausencia de capilares. Dicho de otra manera, cerca de los capilares las células osteógenas se convierten por diferenciación en osteoblastos y lejos de ellos en condrocitos. En la figura 15-17 se advierte que cerca dela costilla, entrelasnuevastrabéculas óseas en formación, hay espacios con vasos sanguíneos. Pero, en el lado derecho de la ilustración puede advertirse que el cartílago que sehadesarrollado en el tejido de reparación (llamado callo) está más lejos de los vasoscercanosa la superficie del hueso original. La distribución relativa de hueso
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7EllDOS DEL CUERPO
-
capa oste6gena
del periostio
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cartílago espacios que contienen vasos sanguíneos trabéculas dseas neoformadas
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y cartílago parecería indicar que en aquellos sitios donde las células osteógenas se desarrollan más rápidamente que los capilares, se diferencian en condrocitos y cuando el crecimiento de los capilares se mantiene al paso del de las células osteógenas, éstas se convierten por diferenciación en osteoblastos yosteocitos.Experimentosde Bassett y Herrmann con cultivo de tejidos en 1961 demostraron que la presión parcial de oxígeno es el factor determinante para que algunas células que se desarrollan in vitro formen cartílago o hueso. Como el riego sanguíneo capilar sería factor importante para brindar oxígeno a las células osteógenas en crecimiento rápido y diferenciación en el callo, cabe suponer que el hecho de que la neoformación de capilares puedan mantenerse al paso del crecimiento rápido de las células osteógenas para brindarles suministro adecuado de oxígeno sea el factor determinante que afecta la diferenciación in vivo, Pueden participar, claro está, otrosfactoressecundarioscomosonlapresióny otros estados físicos, por ejemplo, movimiento del tejido en formación. Los factores que intervienen en la inducción de la diferenciaciónde células madre,parecensertan complicados, que es interesante que (cuando menos en el caso de las células osteógenas) la causa de la inducciónpareceserbastantesencilla.También tiene interés práctico considerar a las células osteógenas como células madre y comprender que el ca-
Fig. 15-17. Microfotografía deun corte longitudinal de una costilladeconejo cerca deuna fractura (a la derecha) después de consolidación de cincodías. La proliferación de células osteógenas que se observa en Figura la 15-15 ha continuado, y a lo largo delhuesolascélulas osteógenas se han convertidopor diferenciacibn en osteocitos y formadotrabeculasóseas cementadas al hueso. Esta zona es vascular(ver los vasossanguíneos entre las trabéculas).Hacia la derecha, lascélulas osteógenas sehan convertido por diferenciación en condrocitos y formanuna masa de cartílago que carecede vasos sanguíneos (Ham A . y Harris W . R.: en G . H. Bourne (ed.): The LIiochemistry and Physiology of Bone.2a.ed. vol. 3. Nueva YorK, Academic Press, 1971.)
w.
hueso original
rácter del microambiente que afecta la diferenciación, facilita mucho comprender cómo y por qué participan el cartílago y el huesoen la osificación endocondral y en el desarrollo y el crecimiento de huesos largos. Cartílagosecundario. En vistade lo anterior y como ya describimos la osificación intramembranosa,podemoshablarde la formaciónde cartílago "secundario". Este nombredenota el cartílagoque se desarrolla en relación con algunos huesos después que se han formado como resultado de osificación intramembranosa. A noserpor la formación del cartílago secundario, los huesos de formación intra* membranosa no tendrían cartílago articular en caso de necesitar participar en articulaciones con movimientos libres, como algunos deben hacer. El cartílago secundario se desarrolla después del hueso con el que se relaciona; esto es opuesto a lo que ocurre en la osificación endocondral, donde primero surge el cartílago y después es substituido por hueso (excepto el articular, que persiste a partir del cartílago original del modelo cartilaginoso del futuro hueso). El cartílagosecundarioqueforma los cartílagos articulares del hueso de formación intramembranosa,seoriginadelas células mesenquimatosas, las cuales ocupan el sitio donde se formará una articulación móvil y de esta manera en la vida prenatal estánsometidas(despuésdeformarse el hueso)a fuerzas físicas como son la compresión y otras ten-
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siones mecánicas. Es comprensible quela presión impida que se formen capilares de baja presión en el mesénquima y así se forme un medioavascular enel cual se desarrollará el cartílago a partir de las células mesenquimatosas que se presentan agrupadas en estos sitios. Quien desee una explicación minuciosa del cartílago secundario puede consultar los trabajos de Hall (bibliografía del cap. 16). Demostraciónporradioautografía de células osteógenas y del destino de su descendencia. Un motivo deque las células osteógenas recibieran pocaatención durante varios decenios fue suponer que los OSteoblastos mismos podían dividirse para dar lugar a crecimiento, la conservación y la reparación del hueso.Sólo al disponer de laradioautografíapara estudiar la formación del huesosedespertó interés amplio en lo que llamamos células osteógenas. A partir de 1960 varios investigadores estudiaron la formación de hueso por este método (ver bibliografía sobre células osteógenas, osteoblastos y osteocitos). Los estudios indicaron queel marcadorsólo aparecía en lososteoblastoscuandohabíapasado tiemposuficientepara que las células precursoras marcadas se hubiesen diferenciado en osteoblastos. Además, el isótoporadiactivo sólo aparecía en los osteocitoscuandohabíatranscurrido tiempo suficiente para que éstos se hubiesen formado a partir de osteoblastos marcados. El consenso general fundándose en estudios radioautográficospareció ser que las célulasquecaptan el marcador, y porello soncapaces de proliferar y diferenciarse en osteoblastos, eran de una clase especial que poseían menor capacidad de diferenciación que una célula mesenquimatosaverdadera, pues estabanlimitadasa convertirse en el tipo de células que suele observarse en el hueso. Los investigadores de las nuevas generaciones que emplearonradioautografíaspara demostrarestascélulaslasllamaron osteoprogenitorus, ignorando quizás que varios decenios antes ya se habíandescritocon el nombre de "osteógenas". Consideramosque "osteógenu" es un nombre más adecuado por lo siguiente: 1) fue nombre dado a la capa de periostio que era fuente de las células responsables del crecimiento y en granmedida, dela reparación del hueso, según se habíacomprobado mucho antes; 2) sería torpe describir la capa osteógena del periostio como la capa de células osteoprogenitoras; 3) comose consideraquelossarcomas osteógenos nacen de células osteógenas, sería difícil tener que llamarlos sarcomas de células osteoprogenitoras; y 4) elnombre célula osteógena decenios antes del advenimiento dela radioautografia se había descrito como la célula que puede diferenciarse
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en células óseas o cartilaginosas.Hasta la fecha, el nombre osteoprogenitora no parece haber adquirido este amplio significado.
Osteogénesis ectópica Ectópica (gr. ek, fuera; topos, lugar)denota la osificación que ocurre en un sitiodonde en estado normal no hayhueso,estoes, enel tejidoblando queformapartedelesqueleto. En el ser humanoel hueso ectópico no es muy frecuente. También en las necropsias habituales a veces se observan pequeñas cantidades en las paredesde lasarterias de sujetos de edad avanzada, en cicatrices antiguas quirúrgicas y en los riñones que han presentado algunas enfermedades crónicas. En sí, la osificaciónectópicano es problema patológico de importancia por su escasa frecuencia, y probablemente cuando ocurre no es perjudicial. Sin embargo,la osteogénesis ectópica tiene importanciaporque ha despertadolacuriosidad de los investigadores sobre el tipo de célula del tejido conectivo ordinarioquepuede producirla, y también sobre los factores que pueden determinar que estas células formen hueso ectópico. Además, si todos los factores que participan en laformación ectópica el hueso pudieran provocarse artificialmente, tal vez fuese posible facilitar la consolidación de huesos en aquellas situaciones donde el suministro normal de células osteógenas es deficiente o cuando la respuesta a las lesiones óseasno ha sido adecuadapara lograrlarecuperación cabal. Evolución de los conocimientos. Los trabajos experimentales encaminados a producir hueso ectópico fueroninfructuososdurantelargotiempo.Por ejemplo,parecíalógicotratar de trasplantarhueso calcificado muerto en diversos tejidos blandos para ver si podía producir formación ectópica ósea en las cercanías. Se afirmó en diversas ocasiones haber tenido éxitocon este procedimiento,pero el resultado definitivo fue que el hueso muerto, trasplantado en músculo o en tejido conectivo ordinario, sólo de cuando en cuando producía a su lado osificación ectópica y únicamente despuésde un tiempocomparativamente largo. De manera análoga, los intentos paraproducirosificación al inyectarsalescálcicas en los tejidos no tuvieron mucho éxito. En realidad, la presencia de material calcificado no pareció ser la respuesta de cómo suscitar formación ósea ectópica. Sin embargo, una observación experimental despertó gran interés hace varios decenios: Huggins comprobó que trasplantar la mucosa de la vejiga a la paredabdominal de animalesproducíaosificaciónectópica en este nuevositio. Este método (y
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modificaciones del mismo) se ha utilizado desde entonces para producir formación de hueso en experimentos más elaborados, y se comprobó que podía haber algún tipo de factor que provocaba osteogénesis enel tejido conectivo ordinario. La siguiente investigación acerca delainduccióndelaosteogénesis ectópica,corrió a cargo deUrist y colaboradores, quienes demostraron que el trasplante de fragmentos óseos descalcificados, congelados rápidamente y deshidratados, en el tejido conectivo ordinario producía osteogénesis ectópica, en la mayor parte de los casos. Reddi y colaboradores también investigaron la formación ectópica de hueso, valiéndose de polvos desmineralizados (con determinadas dimensiones de partículas) de la diáfisis deshidratada de huesos y comprobaron que producían formación de hueso. Hay muchos aspectos de la inducción ósea que intrigan alos interesados sobrecómo el microambiente puede modificar la diferenciación de células competentes.Aprimera vista, pudiera suponerse que siel hueso o la dentina producen formación ósea, es a causa de su contenido de minerales. Pero, como señalamos, si la substancia intercelular de hueso calcificado se trasplanta, excepcionalmente ocurreefectoinductor, en tanto que la matriz desmineralizada de hueso o la dentina trasplantada sí suelen tener este efecto.Además,parece ser que la colágena del tejido conectivo denso ordinario del tendón o la piel es ineficaz en este sentido. En consecuencia, por lo menos inicialmente, se dedujo que la colágena desnuda del hueso o la dentina causaba inducción ósea, hipótesis que aún se acepta. Sin embargo, Urist y colaboradores (ver bibliografía) han presentado datos que indican que una proteína no colágena en la matriz de hueso o dentina es la causa del efecto inductor, y la llamaron proteina morfógenu de hueso (PMH). Consideran que esun polipéptido pequeño que se presenta como componente de la matriz ósea; además, han comprobado Que puede ser producida por células osteógenas neoplásicas (ver Urist en la bibliografía). Consideramos que la clase de célula que se presenta en lostejidosblandos posee la potencialidad para reaccionar el efecto inductor de las substancias osteógenas. Origen de las células osteógenas. No es nueva la hipótesis de que algunas células del tejido conectivo ordinario (incluido el endomisio del músculo) conservan una gran potencialidad mesenquimatosa. Esa hipótesis nonos debe hacer pensar que sean los fibroblastos, macrófagos o cualquier otro tipo de célula especializada de este tejido las que se transformen en otras células diversas. Ya señalamos en el
capítulo 9 que el tipocelular que se presenta en el tejido conectivo común y que ha atraído la atención como candidato más verosímil paraserpotencialmente indiferenciado y por ello poseer potencialidad mesenquimatosa es el originalmente llamado células de adventicia por Marchand, probablemente porque esta palabra puede utilizarse para denotar algo que "se añade desde el exterior", y las células que describió este autor estabana los lados de loscapilares. Después, esta célula se llamó célulaperivascular o pericito; se explica en la página 254. Se presenta a lolargo de los lados de arteriolas y vénulas de pequeño calibre y de capilares. Urist y colaboradores, al estudiar la osteogénesis como reaccióna la implantación de la matriz de hueso descalcificado,observaron que los osteoblastos aparecían después de la penetración de nuevos vasos sanguíneos de pequeño calibre. Los autores consideraron,a nuestro juiciocon justicia, que las células que se introducen con los capilares tenían potencialidad mesenquimatosa suficiente para explicar la osteogénesis observada. Aunque llamarona estas células mesenquimatosas, pueden haber sido pericitos. Por último, es interesante que a veces se desarrollacartílagojunto al hueso en la osteogénesis ectópica, lo cual sería lógico porque cualquier célula susceptible de formar hueso tiene que pasar por la etapa de célula osteógena, desde la cual puede diferenciarse en cartílago o hueso. Enun estudio de 1975 en que utilizó parabiosis, radiación y timidina marcada con tritio, Büring dedujo lo siguiente:sibien las células provenientes de la sangre pudieran participar en la liberación del factor inductor apartir de trasplantes liofilizados descalcificados de matriz ósea, las que se desarrollaron y que realizaban la formación de hueso derivaban del huésped (eran la descendencia de las células mesenquimatosasperivasculares). Las llamaremos pericitos pues poseen bastante potencialidad mesenquimatosa. También es interesante que la formación ectópica de hueso va seguida de hemopoyesis en el estroma de cualquier cavidad que se forma enel hueso ectópico. Como se describe enel capítulo 12, se consideró que las células hemáticas y el hueso eran producidas localmente a partir de una célula antecesora común. El hecho de que la hemopoyesis siga a la osificación se explica en la actualidad porque las UFC en la circulación se detienen y convierten por diferenciación en células hemáticas, probablemente porque las células osteógenas brindan el microambiente adecuado en la cavidad ósea que se ha formado.
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OSTEOBLASTOS Funciones. Los osteoclastos no se dividen; su función principal es sintetizar y secretar la matriz orgánica del hueso alrededor de sus prolongaciones para formar los conductillos. Una función secundaria de los osteoblastos pudiera ser participar en el proceso de calcificación de la matriz.
Morfología en cortes con H y E Los osteoblastos (Ob en la fig. 15-15) son comparativamente voluminosos y de forma más o menos redondeadaapoligonal o aproximadamente cilíndrica. El núcleo Único suele ser excéntrico y situado en la parte de la célula más alejada de una superficie ósea. El citoplasma es intensamente basófilo excepto dondemuestraunazonapálidaquedependede una imagen de Golgi negativa bien desarrollada como se observa en el osteoblasto en la derecha de la hilera marcada O b en la figura 15-15. Hayvarias imágenes de esta indole en los muchos osteoblastos delafigura 5-28 (pág. 130), donde se explica por qué tienenaspecto"negativo". Las prolongaciones citoplásmicas de los osteoblastos no se advierten en cortes con H y E, pero fundándose en otra clase de preparación se considera que las de células adyacentes en la superficie están en contacto mutuo y también con las prolongaciones de osteocitos en las lagunasinmediatamentesubyacentesa la superficie. En consecuencia, cuando hileras o grupos de osteoblastosterminandeformarsubstanciaintercelular a su alrededory se conviertenenosteocitos, las prolongaciones continúan en contacto no sólo con la superficie sino también entre sí y con las de osteocitos más profundos. Los osteoblastos en cortes teñidos con H y E guardansemajanzacon células plasmáticas (fig. 9-19); ello se debe a que ambas células sintetizan abundante proteína, lo cual exige un extenso citoplasma que contenga abundante retículo endoplásmico rugoso y aparato de Golgibien desarrollado. En consecuencia, a nivel de MF el sitio de los osteoblastos en las superficies óseas es útil para diferenciarlos de las célulasplasmáticas. Sin embargo, su estructurafina difiere de la de las células plasmáticas.
Estructura fina de los osteoblastos y relación que guarda con la función
El osteoblasto tiene la estructura fina de una célula secretoria. El producto principal que secreta es la
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procolágena, pero también secreta los componentes amorfos de la matriz ósea y algunas enzimas. Como era lógico suponer en una célula secretoria, contiene abundante retículo endoplásmico rugoso (fig. 15-18). Sin embargo, los organitosdelcitoplasma deunosteoblasto(fig. 15-18) estándispuestosde forma tan polarizada como los de una célula glandularepitelial(fig.5-21),quesecretaúnicamente por el vértice. En estaúltima clase decélula, el retículoendoplásmicorugosoestáprincipalmente cerca de la base de la célula y el aparato de Golgi se sitúa por arriba del núcleo. Las vesículas secretorias que se desprenden por gemación se desplazan a la región apical donde secretan su contenido por exocitosis.Sinembargo,en el osteoblastoelretículo endoplásmico rugoso está ampliamente distribuido de modoalgodesordenado(fig.15-18). El aparato deGolgiestácerca del lado del núcleoorientado hacia la parte principal del citoplasma. Aunque no suele presentarsecomounconjuntoparalelode sáculosanchosaplanados,puedenobservarse segmentos cortos de sáculos cortados longitudinalmente. En la figura15-19seobservan tres órdenesde vesículas secretorias que contienen procolágena. Los sáculos formados inicialmente (SE en la fig. 15-19) contienenfilamentosdeprocolágenadispuestosal azar. En seguida,lossáculos cilíndricos (SC) contienen filamentos delicados dispuestos longitudinalmente siguiendo el eje mayor del sáculo. Por ejemplo: los sáculos alargados (gránulos secretorios) marcados GS y que contienen procolágena se observanen el úngulo superior izquierdo en la figura 15-19. El contenido llega a la superficie donde la procolágena se organiza en fibrillas colágenas como ocurreenrelacióncon los fibroblastos(pág. 259) Las fibrillas colágenas formadas como resultado de la secreción de los osteoblastos se observan en la región marcada o en el centro de la figura 15-20. Los organitos de los osteoblastos están dispuestos contantoordencomoenuna célula deglándula epitelial que secreta por el vértice. Una posible explicación es que los osteoblastos tienen la facultad de secretar casi por cualquier parte de la superficie. Los primerososteoblastos,que se formanapartir del mesénquima en la osificación intramembranosa, carecen de superficie ósea previa sobre la cual secretar matriz, por lo cual tienen querodearsedealguna manera por ella (fig. 15-5) para convertirse en osteocitos,locualsugierequesecretanentoda la circunferencia.Después,en el crecimientoporaposición del hueso donde hay una superficie ósea sobre la cual secretar, se entierran en la matriz que secretan, lo cual parece exigir de nuevo secreción en toda la superficie. También debe advertirse en la figura
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TEJIDOS DEL CUERPO Fig. 15-18. Micrografíaelectrónica ( X 9 000) de un osteoblasto del huesodescalcificadoderata. Adviértame lasabundantesfibras colágenas en el hueso (úngulo superior derecho) y en el prehueso o tejidoosteoidesubyacenteque limita con la célula.Seformana partir de la procolágena secretada por lacélula. La procolágena es transportada en vesiculassecretorias (señaladas por flechas, cerca delbordesuperiorde la célula) originadas de los sáculos de Golgi (ver también fig. 15-19) y es liberadaporfusión de lasvesículas conmembranacelular.(Coitesía de M. Weinstock.)
15-16 que los osteocitos en los cuales se diferencian los osteoblastos, y que se observan inmediatamente debajo dela capa de éstos, están mucho más separadosentre sí quelososteoblastos en la hilera suprayacenteporqueentreellossehasecretado matriz. Los odontoblastos (células dentales que elaboran dentina) tienen función bastante semejante a los osteoblastos, pero difieren de ellos porque están polarizadosparasecretar por uno de los extremos. Por este motivo, se prestan para el estudio de la formación y la secreción de la matriz y la calcificación ulterior mucho mejor que los osteoblastos, como se advertirá en el capítulo 21.
Filamentos en el cuerpo celular y prolongaciones de lososteoblastos. Hace tiempo seobservó(Cameron) que el citoplasma periférico en los osteoblastos solía contener pocos organitos, pero poseía fascículos de filamentos muy delicados (hoy llamados microfilamentos). Después,Hancox y Boothroyadvirtieronque los filamentosseextendíanhasta las prolongaciones de los osteoblastos. En fecha reciente, KingyHoltropdemostraronquelosmicrofilamentos tienen 5 a 7 nmde ancho y son muy abundantes en lasprolongaciones (penlafig. 15-20) y, además,quesonsemejantesalaactinaporque conjuganmeromiosina pesada. Explicaremos más
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Fig. 15-19. Micrografía ekctrónica ( x 30 000) de la región de Golgi de un osteoblasto, se ad(SE) que viertensáculosesféricos contienen filamentos delicados dispuestos al azar, sáculos cilíndricos (SC) queincluyenfilamentos delgados alineados paralelamente al eje mayor del sáculo y gránulos secretorios alargados (GS). Tambiénhaycisternasde retículo endoplásmico rugoso (REr) adyacentesa laregiónde Golgi.(Leblond C. P. y Winstock M.: en BourneG. H. (ed.): The Biochemistry and Physiology of Bone, 2a. ed., vol. 4 Nueva York, AcademicPress, 1976.)
adelante las posibles funciones de los microfilamentos de los osteoblastos. Después de mencionar los osteoblastos que secretan los componentes de la matriz ósea, podemos estudiar la matriz y la calcificación ulterior.
SUBSTANCIA INTERCELULAR ORGANICA DEL HUESO (MATRIZOSEA) Comparación con el cartílago. Las diferencias principales entre la matriz del hueso y la del cartíla-
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Fig. 15-20. Micrografíaelectrónica ( X 36 000) del borde deun osteoblasto.Entre éI y lamatriz ósea calcificada teñida de obscuro (hc) suprayacente hay una zona ancha detejidoosteoide(prehueso), marcada con o, que contiene abundantes fibrillas colágenas neoformadas. El limiteentre el tejido osteoide no calcificado (pálido) y el hueso calcificado (electrodenso) es el frente de calcificación, fc. Obsérvese el retículo endoplásmico rugosoabundante en el osteoblasto. A la derecha una prolongación citoplásmica (p) se extiende hacia la matriz,dondeentrará en un conductillo; obsérvese que posee abundantes microfilamentos. (Cortesía de M. Holtrop.)
go guardan relacióncon las funcionesrespectivas. La matriz del cartílago debe actuar como medio para la difusión de nutrimentos en grandes distancias, locual exige uncomponenteamorfoimportante. Además,no necesita tenertanta resistencia en la tracción como el hueso, por lo cual no es necesario que posea fibrillas colágenas tan abundantes como el hueso. Como el hueso tiene conductillos no debe depender por difusión de la substancia intercelular para que las células siganviviendo. En consecuencia, pudiera considerarse que la matriz ósea no necesita componente amorfo orgánico alguno; sin embargo, hay algo de contenido orgánico amorfo en la matriz del hueso adulto. Aunque en este la matriz se tiñe de color rosado a rojo por la abundancia de colágena, también es algo positiva para el PAS, lo
cual indica la presencia de glucoproteínas. Además, se ha comprobado que capta azufre radiactivo mientras se está formando, lo cual comprueba cierto contenido de glucosaminoglucano sulfatado. Asimismo, el análisis químico del hueso maduro indica la presenciadeproteínas no colágenas, algunas de las cuales pudieranatribuirsea la presenciade glucoproteína proteoglucano. y También se ha comprobado que la matriz del hueso en formación capta albúmina del líquido tisular (Owen y Triffit y Owen y col.). Esta no es secretadaporlososteoblastos, sino llega de la sangre por el líquido tisular. De manera análoga, se considera que algo de la glucoproteína incorporada en la matriz ósea puede derivar de la sangre. Para hablar del posible papel decualquierade los componentesamorfosdela
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matrizóseadebemostomarencuenta si las funciones se desempeñan en el hueso maduro o durante su calcificación. Para referirnos a este problema primero debemos mencionar la diferencia entre osificación y calcificación.
Osificación y calcificación La palabra osificación se usa mucho en la literatura como sinónimo de calcificación, lo cual confunde. A menudoocurre calcificación en los tejidos blandos en degeneración; sin embargo, no es osificación. Como el hueso en estado normal se calcifica, la osificaciónpuededefinirse como un proceso queincluyelasecreciónde la matrizorgánica del hueso por células específicas y la calcificación ulterior. Sin embargo, osificación tambiénpuedeemplearse paradenotarúnicamente losprocesos que participan en la producción de células que elaboran huesoy la formaciónulteriorde matrizorgánica. Dicho de otra manera, es posible que haya calcificación sin osificación y osificación sin calcificación. El producto en el último caso se llama tejido osteoide o prehueso. Puedehaber osificación sin calcificación, por ejemplo, si la concentración de iones calcio, fosfato, o ambos,en la sangredisminuye lo suficiente por diferenciasalimentariasparaquehaya muy pocos de estos iones para formar un precipitadodeCa3(P04)2en sitios dondeocurríanormalmente calcificacion, como en el hueso neoformado. En estas circunstancias, ocurre osteogénesis, pero se forma únicamente matriz ósea no calcificada (tejido osteoide). Ello seobservaen la enfermedadcarencia1 llamada raquitismo en niños y en la osteomalacia en adultos (que se describirán más adelante). Es interesante para el estudiante de medicina u odontología señalar que el tejido osteoide no se demuestra enlasradiografías,porqueéstas sólo dibujan el hueso si está calcificado o, por lo menos, si ha captadomineral suficiente paraser visible. Los rayos X, por ejemplo, no revelan si una fractura está o no está consolidando a menos que el tejido de reparación (llamado callo) esté calcificándose según se forma.Ham y colaboradorescomprobaronquesise permitía durante varias semanas la consolidación de fracturas provocadas en ratas en circunstancias de carencia alimentaria del tipo que produce raquitismo, las radiografías mostraban pocos datos o ninguno del callo. Sin embargo,estudios histológicos demostraronquehabía callo de cicatrización,que consistíaentejidososteoideycartílago. Al reanudar la dieta normal en estos animales, el callo ya formadosepusode manifiesto en lasradiografías
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en cuatrodías,porque el tejidoosteoidedelcallo absorbió sales cálcicas. Frentes decalcificación. La formacióndetejido osteoide (prehueso) es un acontecimiento normal en la osteogénesis, al igual que la formación de predentina lo es en la formación de la dentina calcificada en los dientes en desarrollo (cap. 21). La primera etapa de la osteogénesis consisteenque los osteoblastos secretan el componente orgánico de la matriz en que una micrografía se presenta en forma de fibrillas colágenas separadas bastante entre sí por material amorfo pálido (centro de la fig. 15-20). La capa de esta matriz más cerca al osteoblasto, en estado normal se calcifica poco, o no la hace por lo menos durante cierto tiempo. Dicho de otra manera, la matriz ósea neoformada primero se presenta como tejido osteoide (marcado por o en la fig. 15-20). M á s lejos del osteoblasto el tejidoosteoide (prehueso) comienza a calcificarse, en el llamado frente de calcificación (fc en la fig. 15-20). A continuación expondremos la explicacióncomún de la calcificación.
Calcificación del hueso Aún no se han dilucidado cabalmente los aspectos del proceso que comienza en el frente de calcificaciónyhaceque la matrizorgánica del hueso recién formada por los osteoblastos sea impregnada completamente por sales de calcio. Sin embargo, el problema se ha investigado ampliamente y se tienen muchos datos.Trataremosdedaruna explicación sencilla del estado actual del problema y de los antecedentes, pero en ordeninvertido,demodoque comenzaremosconeldepósitodesalescálcicasy después pasaremos a considerar los posiblesmecanismos. Antecedentes. La calcificación en el hueso en formación exige quesedepositensalescálcicasen la matriz neoformada; estas sales deben obtenerse del líquido tisular en el cual está bañada la matriz orgánica recién formada, y, a su vez, las sales minerales del líquido tisular provienen de la sangre circulante. El depósito definitivo de mineral es en forma cristalina, y los cristales son muy semejantes a los de la hidroxiapatita, Calo(P04),(OH)2, pero hoy se considera que el primer depósito de mineral es Ca3(P04)2 amorfo. En consecuencia, si bien elestudio de la estructuracristalinadelmineralen el hueso tiene importancia por varios motivos, el problema de la formación de cristales no es igual al de la calcificación si primero se depositacalcioenlamatrizen forma de Ca3(P04), amorfo. Cómo se forman los
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cristales a partir de este ultimo es un problema distinto de por qué las sales cálcicas que acabamos de mencionar se depositan en la matriz Ósea recién formada. Como el mineraldebe llegar alhuesodesde la sangre a través del líquido tisular, se debe explicar primero cómo el calcioy el fosfato se transportan en la sangre. La mayor parte del calcio de la sangre está unido a proteínas y no se combina directamente con iones fosfato. El resto del calcio en la sangre está ionizado o puede combinarse con iones fosfato. Como el Ca,(PO,), no es muysoluble, se deduce que deben actuar mecanismosreguladores en el cuerpo para impedir que aumente el producto de los iones calcio y fosfato (que suele llamarse producto Ca X P ) lo suficiente para que precipite Ca3(P04)Z en la sangre, pues ello causaría problemas. Sin embargo, en determinadas circunstancias, por ejemplo, después de administrar una dosis grande de vitamina D o abundantehormonaparatiroidea,procedimientos que aumentan la concentración plasmática de calcio en animales de laboratorio, se advierte tal incremento en el producto Ca X P que las sales de calcio precipitan en tejidos blandos, en particular en la porción proximal de la aorta, corazón y riñones. Por otra parte, en distintas situaciones como la falta de vitamina D o de calcio en la dieta, puede disminuir la concentración de iones Ca en la sangre en tal medida que el producto Ca X P es insuficiente para permitirqueocurra calcificación normal en los huesos en crecimiento. El producto muy grande de iones Ca X P origina calcificaciónen otros sitiosademásdelhueso en tanto que el producto insuficiente Ca X I' no permite la calcificación normal de los huesos en crecimiento. Parecería pues, que en circunstancias normales ocurre lo siguiente: 1) debe actuar algún mecanismo en el hueso en calcificación para aumentar la concentración local del producto Ca X P en el líquido tisular, de modo que haya precipitación local de Ca-JP04) , o 2) la matriz neoformada debe poseer alguna caliiad física o química especial que le permite captar fosfato cálcico selectivamente de una solución en la cual el calcio y el fosfato por lo regular permanecen en solución. Se han enunciado las siguientes hipótesis en cuanto a las dos posibilidades. Una teoría que pudiera explicar la concentración localdel productoCa X P. En primerlugar,una hipótesis muy verosímilrespectoaunmecanismo que cause aumento local en el producto Ca X P en la matriz neoformada fue enunciada en los primeros años del decenio de 1930 por Robisony colaboradores. Se fundó en la observación de que los osteoblastos secretan una enzima, fosfatasa alcalina, que
puede actuar localmente sobre substratos de la índole de hexosafosfatos o glicerofosfatos para liberar los iones fosfato suficientes para elevar el producto Ca X P al punto en que precipita fosfato cálcico en la matriz adyacente neoformada. Aunque hay una relación notable entre la producción de fosfatasa alcalinay los sitios de calcificación (porejemplo, cuando se fractura un hueso y las células osteógenas se calcifican y forman abundantes osteoblastos para preparar la lesión, aumenta la concentración sanguínea defosfatasaalcalina),haysuficientesdefectos en esta teoría para que se haya descartado en la actualidad. Sin embargo, para algunos autores, entre ellos los que escriben esta obra, persistió la sospechade queesta hipótesistenía importancia,lo que parece haberse justificado en fecha reciente, como explicaremos. Teorías de cómo la matriz orgánica puede atraer un depósito de minerales. Han recibido mucho interés dos teoríasrespectoaunposiblemecanismo por virtud del cual la matriz neoformada puede poseer algunacavidad física o químicaqueelimina ionescalcio,fosfato, o ambos, dellíquidotisular incluso sin aumento local del nivel absoluto del productoCa x P. La primera teoría se funda principalmente en que los cristales de apatita del mineral que se forman en la matriz ósea guardan intima relación con la colágenaósea. Es muy difícil investigarcristalesen el hueso madurocon el ME, porque ello exige hacer cortes ultradelgados de un material muy denso. Distintos autores han descrito que los cristales son semejantes a bastones o tubulares, de 15 a 150 nm de longitud y 2 a 8 nm de ancho. Cuando son tubulares, se dice que la anchura guarda relación con la longitud. Varios autores han descrito que se disponen dentro de las fibrillascolágenas, se sitúanen la superficie delas mismas, o ambascosas. Se ha sugerido que si están dentro de las fibrillas, ocupan los orificios -regiones de abertura entre los extremos de las moléculas ordenadas en las fibrillas (fig. 9-11, pág. 260). Si están a lo largo de las fibrillas, se considera que susitioguardaalguna relacióncon las estriaciones cruzadas de las mismas. Ha despertado gran interés la relación de los cristales con la colágena por la hipótesis de que ésta comienza el depósito de mineral o la formación de cristales. Sin embargo, como mencionamos, la formación de cristales probablemente no sea la primera etapa de la calcificación, pues se acepta en general que el mineral se depositainicialmente comofosfato cálcico amorfo y que los cristales deapatitasurgenulteriormente a partir del material amorfo. La colágena del hueso es delmismotipo que la de los tejidos blandos. En
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consecuencia, si su capacidad para comenzar la calcificación fuese tan importante, la colágena en otros sitiostambiéniniciaría la calcificación O la formacióndecristales.Asimismo,cuandoocurrecalcificaciónenlamatrizdecartílago,en la cual las fibrillas de colágena son menos abundantes que en el hueso(comoveremosmásadelante), el proceso de calcificación no parece comenzar en relación con la colágenasinoconelcomponenteamorfode la matriz al que nos referiremos en seguida. Posiblerelacióndelcomponenteamorfodela matriz con la calcificación. Se ha comprobado por análisisquímicos(Herring)queel tejido osteoide (prehueso; figs. 15-18 y 15-20) posee muchas veces más proteína no colúgena yaproximadamente el doble de glucosaminoglucanos que el hueso calcificado. Ello sugiere quegranpartedelcomponente amorfo orgánico de la matriz ósea está en forma de proteoglucanos y glucoproteínas que pueden ayudar a comenzar o a fomentar el proceso de calcificación, después de lo cual se pierde gran parte del componente amorfo. Al respecto, debe tomarse en cuenta que al calcificarse la substancia intercelular orgánica del hueso, de alguna manera debe absorber abundante mineral, y a menos que lo haga sin aumentar mucho de volumen, se necesitaría que hubiera desplazamiento de algo ya formado en la matriz orgánica. La mayorparteseríaagua(enformade líquido tisular) o conservada en su sitio por los proteoglucanos y lasglucoproteínas,algunasdelas cualespudieranperdersejuntocon el líquidocon el cual guardan relación. Hastaahoranoshemosreferidoalas nociones que se fundan en mayor o menor medida en el supuesto de que las concentraciones de iones Caz+ y P 0 4 2 - en el líquido tisular son de indole tal que se necesitaría 1) algún mecanismo especial para aumentarlaconcentracióndeunouotrotipode ion en la matriz o 2) alguna afinidad especial de la colágena ósea o de la substancia intercelular amorfa del hueso hacia los iones para producir calcificación de la matriz ósea neoformada. Sin embargo,TermineyEanes, al mezclarsolucionesmodificadas para cultivo de tejidos, cada una de las cuales contenía concentraciones fisiológicas de sales, para alcanzar una gama de productos Ca x P, descubrieron que a concentraciones fisiológicas de estos dos ionesprecipitaríafosfato cálcico; a la luz deestas observaciones, parecía menos formidable que antes el problema de precisar por qué ocurre calcificación en la matriz orgánica neoformada del hueso. Sin embargo, estos datos plantearon un problema adicional, el de saber por qué las substancias intercelulares del tejido conectivo común no se calcifican también.
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Inhibidoresdela calcificación. En la actualidad, se considera que el motivo de que no sea más frecuente la calcificación en las substancias intercelulares del tejido conectivocomún es queen é1 hay inhibidores de la calcificación que en estado normal impiden que se formen depósitos de calcio en los tejidosblandos.Quizá los inhibidoresmáspotentes sean los de una familia de compuestos inorgánicos que comprenden pirofosfatos, fosfonatos y difosfonatos. Estos últimos son particularmente eficaces y se están ensayando clínicamente para ver si impiden que ocurra calcificación patológica. El descubrimiento de un grupo de inhibidores de la calcificación influyóinmediatamente en las nociones acerca de la calcificación normal del hueso y planteó la incógnita de si la eliminación local o la inactivación de los inhibidores pudiera ser un factor en la calcificación. En realidad, un datoadicional reciente hace suponer que ocurre una situación concomitante en los frentes de calcificación en la cual hay un factor que actúa para causar aumento local en la concentración de iones P 0 4 2 - y también una enzima que destruye el pirofosfato inorgánico, inhibidor de la calcificación. Para explicar esto más minuciosamente es menester describir las vesículas de la matriz. Vesículas de la matriz y calcificación. Las vesículas de la matriz son estructuras diminutas más o menos redondeadas que varían de 30 nm a 1 pm de dimensiones, y se han observado en la matriz de cartílago y de tejido osteoide y en otros sitios que experimentan calcificación. Fueronidentificadasen la matriz de cartílago en 1967 por Anderson, y despuéseste autor y otros más brindan datos importantes de que participan para comenzar la calcificación(consultarmásdatos en la bibliografía). Las vesículas de la matriz están rodeadas por una membrana idéntica a la celular (fig. 15-21). Se han propuesto tres orígenes posibles: 1) son estructuras que se desprenden por gemación del plasmalema de condrocitos u osteoblastos; 2) son una clase de lisosoma expulsado por los condrocitos o los o’steoblastos, o 3) sonestructurasquederivande las mitocondrias que han acumulado calcio (función que según se ha comprobado poseen las mitocondrias) y ulteriormentehansidoexpulsadasde la célula en formadecuerposdiminutos. La nociónmásprobable por el momento es que se trata de estructuras especiales quesedesprendenporgemacióndela membrana celular de condroblastos u osteoblastos. Se ha demostrado por algunos estudios que se formanporgemaciónde los odontoblastospara comenzar la mineralización de la dentina. Está comprobadoquelas vesículas de la matrizcon-
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Fig. 15-21. Micrografía electrónica ( X 117 000) de dos vesículas de matriz con gran amplificación. La izquierda contiene un depósito mineral electrodenso acicular (señalado por la flecha) que guarda intima relación con la superficie interna de la membrana y ha motivado queéstase aplane.(Anderson H.C. en Bourne G. H. (ed.). The Biochemistry and Physiology of Bone. 2a. ed. vol. 4. Nueva York, Academic Press, 1976.)
tienen lípido y acumulan calcio. También muestran algunas actividades enzimáticas.Tiene interés particular que poseen actividad comparativamente alta de fosfatasa alcalina. Cumplen varias funciones enel inicio de la calcificación. En primer lugar, acumulan calcio: en segundo, la fosfatasa actúa para producir hidrólisis enzimática del ester de fosfato,lo cual brinda ortofosfato, que puede reaccionar con el calcioproporcionado por las vesículas para producir precipitación. Ello, claro está, brindaría un mecanismo por virtud del cual el producto local Ca X P pudiera causarprecipitación con el aumento local de los iones fosfato libres disponibles de la manera propuesta hacemucho por Robisony que antes explicamos. Pero, además, proporcionan pirofosfatasa, enzima que destruye el pirofosfatoinorgánico, que de otra manera actuaría como inhibidor de la calcificación. En consecuencia, como se observan vesículas de la matriz donde ocurre calcificación, y considerando que tiene variasacciones que estimularían el proceso, parece que pueden brindar el factor marginal necesario para poner en marcha y continuar el procesopor el cual ocurre mineralización en los frentes de calcificación en el hueso que se está formando y también en el cartílago, como describiremos en breve en relación con el desarrolloy el crecimiento longitudinal del hueso.
OSTEOCITOS En cortes de hueso descalcificado teñidos con H y E no se observa netamente el citoplasma de los osteocitos. Es menos extenso y basófilo que el de los osteoblastos situados en las superficies óseas (fig. 15-16). Las lagunas en la cuales quedan alojadoslososteo-
citoscerca de la superficie del hueso poco después de formarse son comparativamente redondeadas, pero las más antiguas suelen ser ovoides, aligual que los osteocitos que contienen (fig. 15-16). Estructura fina. En las lagunas de cortesno descalcificados observados con ME los osteocitos suelen estarseparados de la matriz calcificada que los rodea, por una capa de tejidoosteoide (o en la fig. 15-22). La línea de separación (b) entre el plasmalema del osteocito y la capa de tejidoosteoide (o) no siempre es fácil de advertir. En la figura 1522 la capa de tejido osteoide tiene aproximadamente la misma anchura que la capa de citoplasma observada entre el plasmalema y el núcleo. Las fibrillas colágenas del tejido osteoide muestran bandascruzadas características cuando se cortan longitudinalmente y, en general, tienen disposición alazar. En algunos osteocitos el citoplasma está muy cerca de la matriz calcificada (como en la fig. 15-23). Es menester percatarse de que sólo de cuando en cuando en los cortes ultradelgados utilizados para el ME un corte "atrapa" una prolongación que sale del osteocito y llega a un conducto, y, además, que son muy escasas las probabilidades de seguirlo acierta distancia en un corte dado. En la figura 15-23 se advierte una prolongación que sale de un osteocito. Sin embargo, Holtrop y Weinger obtuvieron cortes donde podían seguirse enuna distancia importante las prolongaciones del osteocito en los conductillos. Estos cortes descubrieron que las prolongaciones de osteocitosadyacentesestaban en contacto entre sí en una zona extensa por virtud de uniones laterolaterales,probablemente del tipo de unión comunicante (fig. 15-24). Comopor este mecanismo pueden pasar electrólitos, incluso moléculas pequeñas, de un osteocito a otro, Holtrop y Weinger sugirieron la posibilidad de un mecanismo de transporteintraceM a r entre los osteocitos y las superficies óseas donde hay capilares. Pronto veremos otros posibles mecanismos de transporte. El cuerpo celular de los osteocitosconteníafilamentos del tipo observado en las prolongaciones, pero sólo en la región cercanaalplasma. Se descubrieron microtúbulos en los cuerpos celulares de los osteocitos, perono en lasprolongaciones. El grado en el cual se observan otros organitos en los OSteocitosvaría según la edad de los mismos. LOS de lososteocitosjóvenessonmuysemejantes a losde 10s osteoblastos, peroal madurar los osteocitos disminuye mucho el contenido de retículoendoplásmico rugoso y componente de Golgi, que, claro está, participan en la síntesis y la secreción de componentes de la matriz. Particularmente en osteocitos antiguos sehan descritovariasestructuras, como los dos
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Fig. 15-22. Micrografíaelectrónica ( X 25 OOO) de un osteocito en su laguna. La pared de la laguna consiste en tejido osteoideno calcificado (prehueso), marcado o, que contiene fibrillas colágenas abundantes; en la periferia hay El borde hueso calcificado(hc). (b)entre el osteocito y el tejido osteoide no se advierte netamente. A la izquierda delcentroseadvierten dos cuerpos densos que representan lisosomas (li). (Holtrop M. E. y Weinger J. M.: Ultrastructural evidence for a transport system in bone. Proc. 4th. Parathyroid Conference, Amsterdam, Excerpta Medica, 1971. )
cuerposdensosqueseobservan enlafigura 15-22, que se considera tienen el carácter general de lisosomas o sus productosterminales;describiremos su posibleimportancia enel apartado siguiente.
Posibles mecanismos por los cuales los osteocitos reciben nutrimentos y eliminan productos de desecho Yadestacamos quelos osteocitos estánde 0.1 a 0.2 mmdeun capilarque pudiera actuarcomo fuentede nutrimentospara los osteocitosadyacentes, lo cual sugiere que el mecanismo de conductos por elcual los osteocitos reciben nutrición y eliminan productos de desecho tiene capacidad muy limi-
tadaparatransportarlasdoscosas.Hay tres posibles mecanismos, que no se excluyen mutuamente. En primerlugar, el hecho de quelasprolongaciones citoplásmicas de los osteocitos estén conectadas unas conotraspor uniones abiertas,como demostró Holtrop, y que sean de tipo laterolateral que lespermite conectar una prolongaciónconotra en áreas importantes, plantea la posibilidad de que haya pasodirecto de algunosiones y moléculas pequeñas del citoplasma de un osteocito al del siguiente;estoscomponentesderivarían delos capilares que sedistribuyen enunidadesde osteocitos,por ejemplo, enunsistemade Havers. En segundo lugar, debe haber líquido tisular entre los cuerpos celulares de los osteocitos y las paredes de las lagunas donde están y también entre las pro-
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Fig. 15-23. Miaografía electrónica de un osteocito joven y relativamente plano (Oc) en su laguna en el hueso calcificado. Debajo hay osteoblastos (Os). Una prolongación del osteocito comunica con un osteoblasto enel planode corte. Tambiénse adviertenpartes de prolongacionesdeosteoblastos.Hayalgo detejidoosteoide (prehueso), marcado Ph, entre los osteoblastos y el hueso calcificado, pero se observa poco Atre el osteocito y la pared de la laguna correspondiente. (Cortesía de M. Weinstock.)
longaciones de los osteocitos y los conductillos que los rodean. Los osteocitos son una clase de célula de tejidoconectivo,ytodasestascélulas deben estar bañadas en líquido tisular. El problema en este caso es cuánto líquido tisular los rodea y si poco del mismo es libre y la mayprparteestácontenido enel componente amorfo del tejidoosteoideobservado tan frecuentementeentrelososteocitos y lamatriz calcificada, por ejemplo, enlafigura 15-22. Sinembargo, el hecho de quehayalíquido tisular libre o en el tejidoosteoide, enlaslagunas y los conductillos,indica una posible difusión por este líquido tisularentre los osteoblastosy los capilares en los conductos del sistema de Havers del hueso compacto o los espacios del hueso esponjoso. Pudiera mencionarse un tercer mecanismo por virtuddelcualel líquido tisularbrinde nutrimentosa los osteocitos, y es que haya circulación del mismo en un sistemaentre lagunas yconductillos. Doty y Schofielddemostraron que si seinyectaporvía intravenosaperoxidasa de rábano picante(cuyas moléculassonlobastante pequeñas para quealgu-
nas escapen a través delasparedesdelos capilares hacia el líquido tisular) en la rata, puede descubrirse enlaslagunas y los conductillos de los huesosdel animal al cabo de 30 minutos. Como este marcador apareceentre los osteocitos y lasparedesdelas lagunas y los conductillos, debe estar enel líquido tisular. En consecuencia, surgió la incógnita desilas moléculas del marcador llegan a este sitioconesta rapidez por 1) circulación del líquido tisular o 2) por difusión a través de líquido tisular que está libre y en reposo o conjugado y en reposo en el tejido osteoide. Como explicamos en elcapítulo 8 , para queel líquido tisularcircule debe formarse en un sitio y resorberse en otro,lo cual exige que la presión hidrostática enun capilar sea mayor en el sitio donde el líquidotisularse formaque donde vuelvea absorbersehacia los capilares.Además, el contenido de proteínade la sangredebehabersetornado mayor enel sitio dondese resorbelíquidotisular por lapérdidadelíquidoenel trayecto del capilar. Este aumento dela concentración de moléculas de
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Fig. 15-24. Micrografíaelectrónica ( X 135 OOO) de unaunióncelularde dosprolongaciones osteociticas que se superponen una a otra dentro de un conductillo. El hueso teñido de obscuro puede verse arriba y abajo, limitando el conductillo. Apréciense los microfilamentos abundantes en l a s dos prolongaciones teñidas de grisque se extienden através delalíneamediaenla micrografía una sobre otra. El contacto laterolateral delasdos membranas celulares (cada una de las cuales puede distinguirse a la izquierda del centro y en el extremo derecho) a lo largo de la unión brinda una zona extensa de contacto entre los osteocitos adyacen'tes. Lo más probable es que corresponda a una unión abierta o nexo. (Holtrop M.E.: The ultrastructure of bone Ann. Clin.Lab. Sci,; 5:264, 1975.)
proteína(coloide)produce presión osmóticasuficienteparaatraer de nuevolíquido tisular hacia el capilar en lossitiosdondela presión hidrostática habíadisminuido. Cabe preguntarse si existeesa disposición enel hueso. En animalespequeños sehan efectuado experimentos; se considera que ha ocurrido circulación de líquidotisular enel sistema delagunas yconductillos. En estos animales, en los cuales los huesos no están bien desarrollados y en general son de tipo esponjoso, pudiera enunciarse, como explicamos en el capítulo 12, que debido a que la salida de sangre del hueso es algo restringida, la presión hidrostática en las cavidades medulares (a las cuales llega sangre porlasarterias) puede ser mayor que fuera del hueso.Pudieradecirse,además, que el líquidotisularformado enla cavidadmedular o cerca dela misma tendería a pasar al exterior por las vías que existan,parallegarfuera del hueso. Pero en el hueso esponjosotendríaquehabervías de salida por el tejidoblando por las cuales sería más fácil que fluyera el líquido tisular que a través de las trabéculasóseas.Sinembargo, la posibilidad de un gradiente depresión hidrostática entre el interior y el exterior de un hueso, sugiereque hayaalgo de circulación de líquido tisular a través de los sistemas delagunas y conductos de las diáfisis en desarrollo
delhuesoen animalespequeños enloscualesel hueso aúnesdetipo esponjoso(fig. 15-25A). Sin embargo,alconsiderar el hueso compacto que forma la diáfisis de huesos de animales grandes y del ser humano (fig. 15-258), en los cuales la cavidad medularestáseparada del exterior delhueso por gran número de sistemas de Havers íntimamente agrupados y los osteocitos de cada sistema de Havers son nutridos por capilares en el conducto central de cada sistema, no se puede explicar cómo la presión hidrostática pudiera ser lo suficientemente alta o baja en cualquiersitioparaproducir formaciónyabsorción del líquido tisular y, porello, para explicar la circulación del mismo por el sistema de Havers. Así, parece no haber manera de explicar cómo el líquido tisular formado enel curso delos conductos deHaverspuede ser impulsado por la presión hidrostática al exterior de un sistema dado y después atraído de nuevo por un sistema de retorno a un sitio de presión hidrostáticamenor y presión osmótica mayor. En lo que se refiere al hueso compacto de animales grandes y seres humanos, no hay baseparaimaginarunacirculación de líquidotisular en el sistema de lagunasyconductosque depende de diferencias delaspresiones hidrostática y osmótica en distintossitios.Sinembargo,debeconsiderarseotraposibilidad.
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Fig. 15-25. A , Micrografía de parte de un corte transversal del fémur en crecimiento de un gatito. El tejido teñido de obscuro arriba es músculo(fuera del hueso).Debajoestá el periostio dela diáfisis en desarrollo. En esta etapa, la diáfisis consiste en esencia en hueso esponjoso. Obsérvense los osteoblastos que cubren las trabéculas en la región externa de la diáfisis. El hueso cerca del interior de la diáfisis en la parte inferior tiene carácter más compacto y en su superficie interna está experimentando resorción por osteoclastos, los que se observan como células voluminosas teñidas de obscuro a lo largo dela superficie del hueso. Están corroyendo el hueso para aumentar l a s dimensiones de la cavidadmedular, que albergaaltejidomieloide el cualse observa abajo. En la diáfisis de un hueso en crecimiento hay mucho tejido conectivo laxo donde puede formarse el líquido tisular por donde pudiera circular. El líquido tisular formado en el interior del hueso pudiera desplazarse por este tejilos conductillos, para llegar al exterior del hueso. (Cortesía de M . Weinstock.) do blando, y quizá también por B, Micrografíadepartede un cortetransversal dela diáfisisde un huesomadurolargo. Puede compararse la ilustración con el esquema del hueso compacto que se muestra enal figura 15-56. Debajo del periostio (cerca de el la parte superior) hay varias capas de hueso que forman laminillas circunferenciales externas, elaboradas por periostio. Abajo, la superficie interna de la diáfisis está revestida por laminillas circunferenciales internas. Entre en sistemas de Havers, cada uno de las laminillas circunferenciales externas e internas la substancia ósea consiste elloscon un conductocentralrodeado de capasconcéntricas de hueso. Las partesentresistemasadyacentesde Haversestánocupadas por laminillasintersticiales. Enel hueso compacto (denso) parecepocoprobable queel los conductillos.(Cortesíade M. líquidotisularformado en lacavidadmedular pueda llegaralexteriorpor Weinstock.)
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Posiblepapel de losfilamentos de las proiongaciones del osteocito. El descubrimiento deque las prolongaciones de lososteoblastos y lososteocitos constan principalmente de filamentos dispuestos longitudinalmentequecontienenactina(figs. 15-20 y 15-24) sugierequelas prolongaciones pueden ejecutar movimiento. En caso afirmativo pudiera imaginarse que diversas secciones de las prolongaciones se acortan y alarganparamantener "agitado" el líquidotisularen los conductillos; ello pudiera conservar concentraciones bastante constantes de substancias difusiblesen losconductos y laslagunas, incluso es verosímil queexplique un tipo muy limitado de circulación. De ser así, en los huesos vivientes habríaunamicroactividadincreíble.
Posibles funciones de los osteocitos No hay motivo para considerar que los osteocitos in vivo tengan función de proliferar. A diferencia del cartílago, en el cual a veces en una laguna se advierten dos o más condrocitos,las lagunas óseas, con muy pocasexcepciones,sólocontienen un osteocito. Hay dos teorías principales acerca de la función de lososteocitos;asaber: 1) conservan laintegridad dela matriz donde habitan, y 2) funcionan para liberar calcio del hueso cuando aumenta la demanda del mismo.Daremosalgunosdetalles: 1) La primera teoría se fundamás o menos enla suposición de que los osteocitos son una especiede osteoblastosadultos. En consecuencia,como son losrepresentantes más antiguos de lascélulasproductoras de la matriz que rodea a los osteocitos siguen cumpliendo (aunque en menormedida) la misma función osteoblástica que mantiene la matriz orgánicaen estado adecuado de reparación; posiblemente secretan hormonas, quizá incluso vesículas de matriz y ayudan a mantener la concentración de minerales. Sin embargo, es posible también que tengan algún papel menos manifiesto en la conservación de la estructura ósea, porque hoy parece patente que a menos que el huesoposeaosteocitosvivientes, es reconocido como cuerpoextraño y resorbido por osteoclastos. Un problemainteresanteparainvestigaciónsería cómo los osteocitos brindan información queimpideque ocurra lo anterior. 2) La segunda teoríaacerca de lafunción de los osteocitos es que actúan como agentes para resorber hueso, lo cual libera calcio a la sangre. Esta noción, apoyada principalmente por Bélanger y colaboradores, suele llamarseosteólisisosteocítica.Paraexplicarla, primerodebemosdescribiralgunosfactores
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que participan enla regulación dela concentración de calcio enla sangre y considerar lo que en términos generalesse llama elpapeldelhueso comoalmacén de calcio.
REGULACION HORMONAL DE LA CONCENTRACION SANGUINEA DE CALCIO Es importantísimoque la concentraciónsanguínea de calcio se mantenga dentro de límites normales; sidesciende mucho,aparece un estado llamado tetania quese caracteriza por espasmos musculares intensoscausadosporaumento de lairritabilidad neuromuscularporinsuficiencia deiones calcio en los tejidos corporales. Estos espasmos pueden alcanzar gravedad suficiente para provocar la muerte. En el otro lado de lamoneda, el aumento dela concentraciónsanguínea de calcio puede hacer que las sales cálcicas precipitenenlos tejidosblandos. La función de conservar la concentración normal de calcio en lasangrecorrespondealasglándulas paratiroides. La paratiroidectomía en un animal causa tetania y, por último, muerte. Los tumores de las glándulas paratiroides (que a veces ocurren enel ser humano), al secretar hormona sin control, pueden causar concentración alta persistente de calcio en la sangre,acompañada de precipitación de salescálcicas en lostejidosblandos. En circunstancias normales, las células de las glándulas paratiroides controlan la concentración de calcio en la sangre que fluye por los capilares de las glándulas. Si la concentración es muy baja, las células glandularessecretan más hormona. Sila concentración es muy alta, cesan de secretar hasta que disminuye. La hormona paratiroidea, que suele llamarse PTH, puede aumentar la concentraciónsanguínea de calcio por varios efectos menores y uno mayor. Por ejemplo: actúa sobre los riñones para disminuir la excreción de calcio y sobre el intestinopara aumentar la absorción del mineral. El efecto principal para impedir que la concentración sanguínea de calcio disminuya a cifras inconvenientes es que activa procesos celularesenelhuesoque originanliberación del calcio de la matriz calcificada de modo que el mineralliberado puede llegaralasangre,donde aumenta su concentración.Como enestas circunstancias el calcio del huesosetornadisponible, el hueso suele llamarsealmacén de calcio del cuerpo. Surge la pregunta de si el efecto de PTH que origina liberación de calcio del hueso es mediado por osteoclastos,osteocitos, o ambos.
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Antecedentes. Desde hace mucho se acepta que la funciónde los osteoclastos es resorberhuesocalcificado., yquede ellos depende la resorción del huesonecesaria para la remodelación.También se acepta que el calcio que liberan del hueso en la remodelación debe disolverse y ser transportado desde el sitio de resorción por vasos sanguíneos o linfáticos.Además,como veremos,desde 1956 secomprobó que los osteoclastos que resorben están provistosdeuna región especializada llamada borde plegado de la cual depende la función de resorción. En consecuencia,nos podríasorprenderporqué alguien pensara investigar los osteocitos para ver si también intervienen en la resorción ósea. Un motivo pudiera ser que después que se contó con la PTH como arma de investigación, algunos autores se preguntaron si había osteoclastos suficientes para explicar el aumentode la concentración cálcica en la sangre que ocurría después de administrar la PTH a los animalesde laboratorio. O, incluso si hubiese suficientes osteoclastos, se planteó la pregunta de si estas células podrían reaccionar a la administración de PTH con rapidez suficiente para explicar que la concentración de calcio en la sangre aumente tan rápidamente como lo hace. Sin embargo, se comprobó en 1978, valiéndosede ME alutilizarcultivosde hueso (King, Holtrop y Raisz), y en 1979 al utilizar ratas jóvenes tiroparatiroidectomizadas (Holtrop, King, Cox y Reit) que los cambios de la estructura fina de los osteoclastosqueindican aumento de la actividadderesorciónocurríanmuyrápidamente como respuesta a la hormona paratiroidea, y también que estas modificaciones iban seguidas de aumentodelnúmero de osteoclastos.Daremosdetalles adicionales después de describir los osteoclastos en el siguiente apartado. Aquí nos limitaremos a decir que hoy puede plantearse la incógnita de si es necesario imaginar algún otro mecanismo aparte de la resorción por osteoclastos para explicar la liberación de calciohacia la sangredespués deadministrar PTH. En consecuencia, parece pertinente repasar el problema de si los datos histológicos disponibles son suficientes para apoyar la noción de que la osteólisis osteocítica es unproceso fisiológico normal en el cuerpo. En primer lugar, al considerar la hipótesis de OSteólisis osteocítica,debemosseñalarque la matriz calcificada es una clase especial de almacén. La noción común de almacén es que los bienes se guardan en salas o alacenas y se sacan en fecha ulterior sin que el almacénexperimente dañoalguno.Pero,para extraer calcio del almacén óseo se necesita, hasta dondesabemos,que el sitiodondeestácontenido sea prácticamente destruido. Esto se observa de manera
óptima en relación con los osteoclastos que, cuando eliminan calcio del almacén, destruyen la matriz orgánica en la cual está almacenado. Después, cuando el almacénvaareconstruirseyreabastecersecon calcio, entran en acción distintas células (osteoblastos) para formar un nuevo almacén de matriz orgánica (que rápidamente se calcifica). A nuestro juicio, los datos histológicos relacionados con la osteólisis osteocítica no aclaran si los osteocitos: 1) son capaces de extraer sales de calcio de las paredes de las lagunas sin destruir la matriz orgánica y después de redepositar calcio en la matriz antigua, o 2) sólo pueden resorber matriz calcificada como lo hacen los osteoblastos, con el resultado de que las lagunas se tornan cada vez más grandes. Además, los estudios con MF brindan pocos datos acerca de cómo pudieran lograrse estas funciones. El problema ha sido investigado con ME, y se ha deducido que los osteocitos se presentan en cualquiera de tres etapas de un ciclo vital. En primer lugar, los jóvenes tienen estructurafinacompatiblecon la síntesis y la secreción de matriz orgánica. En la segunda etapa, la cantidadderetículoendoplásmico rugoso disminuye y los lisosomas son más notables en el citoplasma.Después, en el tercer periodo, mueren. Se ha informado que la administración de hormonaparatiroideaaumentamucho la proporción en la segunda etapa, en la cual se postula que tiene su efecto de resorción. Como no hay bordes plegadosen los osteocitos que brinden un micromedio 6cido (como explicaremos hablar al sobre osteoclastos), es difícil comprendercómolososteocitos desempefian su efectorápidoderesorción. Sólo cabeesperarque las enzimasderivadasde los lisosomasafectenla matriz orgánica. Claro está que al morir los osteocitos pudieran surgir suficientes productos ácidos de la degradaciónpara disolver el mineralóseo y de esta manera aumentar las dimensiones de las lagunas, y en realidad a veces las lagunas vacías están crecidas. Pero en términos generales, si bien los estudios de la osteólisis osteocítica con ME aportan datos interesantes sobre la vida de los osteocitos, no sugieren que deba o pueda ser un mecanismo fisiológico normal de acción rápida desencadenado por PTH para restablecer a cifras normales el calcio sanguíneo disminuido. Es verosímil,claroestá,que la hormona paratiroidea apresure el ciclo vital de los osteocitos demodoquemueranantesqueencircunstancias normales. Por último, considerando que se ha comprobadoque los osteocitosy los osteoclastos derivan de distintos linajes celulares (como se describirá en el apartado siguiente), nos sorprendería
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comprobar que la PTH tiene el mismo efecto sobre lososteocitos que derivan decélulas que elaboran hueso(osteoblastos),quesobrelososteoclastosy los precursores derivados de células hemáticas de la línea de monocitos y macrófagos, que son especializados para destruir, no para construir.
OSTEOCLASTOS Hace una centuria Kolliker dio el nombre de osteoclastos a células multinucleadas voluminosas que observó esparcidas a lo largo de las superficies óseas (fig.15-26)y les atribuyó lafunción de resorción ósea.Desdeentonces,sehadiscutido su origen, función, duración de la vida y destino. El problema básico acerca del origen y la relación con otras células que se observan en el hueso parece haberse dilucidadosólo enfechareciente,conresultadosque muyprobablementeexigiránmodificaciónimportante de las nociones de muchos de los interesados enlostejidosesqueléticos.Comenzaremos por dar algunos datos básicos preliminares.
Estudio de los osteoclastos en el laboratorio con MF Sitios donde abundan los osteoclastos. Al buscar osteoclastos en cortes ahorra tiempo saber que son comparativamente abundantes donde ocurre resorción ósea activa como parte esencial de los fenómenos de remodelación constante del hueso por virtud de loscuales, por ejemplo, un huesoaumentade longitud y anchura (como se explicará más adelan-
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te). Mencionaremos algunos sitios donde ocurre resorción para facilitar descubrir los osteoclastos en el laboratorio. Quizá el corte óptimo para buscar los osteoclastos sea uno longitudinal del extremo de un hueso en crecimiento. En lafigura 15-52 se observaunesquema de un corte de esta indole. El sitio en el cual señala la fecha del lado izquierdo y marcado ”1. resorción a este nivel” es adecuado para descubrir osteoclastosa lo largo de la superficieósea, al igual que el sitio marcado “3. resorción aquí”, en el ánguloinferiorizquierdodelesquema,indicado por una flecha. Un tercer sitio adecuado para descubrir osteoclastos es el indicado por la flecha interna que parte de la frase “substituido por hueso aquí” en el lado derecho del esquema. En todos estos sitios hay resorciónactiva en laremodelación constante del hueso al aumentar de longitud y anchura. Aspecto general de los osteoclastos en cortes teííidos con H y E. Los osteoclastos son células voluminosas multinucleadas que se observan en superficies óseas dondeestáocurriendoresorción. Unacomprobación histológica de la actividad de resorción es que suelenestar situados enpequeñasdepresiones que aparentemente han producido por erosión (como se observa en la izquierda en la fig. 15-26 y en la fig. 15-32A, B y C); sellaman lagunas de Howship o bahías de resorción. Debido a artefacto durante la fijación los osteoclastos pueden separarse de la superficie sobre la cual estaban durante la vida (fig. 15-32A, B y C). Si setratade unasuperficie endóstica adyacente a la médula ósea roja, los osteoblastosdespegadospuedenconfundirseconmegacariocitosmedulares,porqueestasúltimascélulas en un plano de foco pueden parecer multinucleadas. Sin embargo, al enfocar el microscopio hacia arriba
Fig. 15-26. Microfotografía con gran aumentodepartede una trabéculaósea en la cavidad medular de un hueso de perro. La trabécula estácubiertapor células osteógenas excepto donde hay osteoclastos. Los osteoclastos multinucleados voluminosos están en cavidades poco profundas (laguna de Howship)quehan erosionado el hueso. Los vícleos teñidos deobscuro enlaperiferia xrtenecena lacélulasmieloides. (Ham. A. N. En C o w d r y s Special Cytology, 2a. ed., rol. 2 Nueva York, Hoeber,1932.)
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Fig. 15-27. Microfotografíacon inmersión en aceite de un osteoclasto quetiene borde en cepillo bien desarrollado. El hueso que se esta resorbiendose observa enel hngulo superiorderecho; se adviertenalgunos núcleos en el Úngulo inferiorizquierdo. (Cortesía de W . Wilson.)
y haciaabajo
se advertirá que lo que parecen ser núcleos separados de megacariocitos están conectados entre sí (y en consecuencia son lóbulos deun solo núcleo), en tanto que los de los osteoclastos no lo están. Núcleos. Puede haber de dos a un centenar, o más, de núcleos enun osteoclasto; porlo regular hay 5 o 10. Pero, como los osteoclastos son igualmente gruesos que anchos, puede haber núcleos adicionalesporarriba o porabajo de losobservados en el corte que se examina. Los cortes seriados suelen mostrar entre 10 y 20 núcleos. La mayor parte de losnúcleos no muestran datosespeciales; sin embargo, a veces se observan núcleos de forma irregular, incluso picnóticos, y se supone que los osteoclastos son viejos y están muriendo. Citoplasma. Según el estado funcional y la edad de la célula, el citoplasma puede ser algo basófilo o acidófilo. El del lado de la célula más cerca del hueso casi siempre contiene menos núcleos que el más alejado. Cerca de la superficie ósea el citoplas-
ma de la mayor parte de osteoclastos es pálido, espumoso (vacuolado) o aterciopelado. Bordes en cepillo. Entre un osteoblasto y una superficie ósea, particularmente siel osteoblastoestá en una laguna de Howship, puede parecerestar conectado con el hueso por innumerables estructuras pilosas rectas relativamente gruesas (fig. 15-27); por guardar semejanza con las cerdas deun cepillo,esta clase de borde originalmente se llamó borde en cepillo o estriado del osteoclasto. En realidad, se sugirió que las estructurassemejantesa cerdas,como los cilios, pudieran ser móviles y tener efecto de fricción para desgastar hueso. Hay dos conceptos equivocados frecuentes acerca del borde en cepillo. El primero es que es una característica corriente de los osteoclastos; el borde en cepillo no se observa tan frecuentemente, por motivos que más adelante explicaremos. En consecuencia, siun estudiante no descubre uno en el primer corte que examina,no debe pensar que vemal ni suponer que cualquier clase de borde que se observa entre un osteoclasto y el hueso debe ser en cepillo. La segunda noción equivocada es que el borde en cepillo observado con MF es la misma estructura que se llama borde plegado del osteoclastoapreciadaen el mismo sitiocon el ME (que describiremos en breve). Al explicar la estructura fina de 10s osteoclastos veremos Dor aukDenSamOS 10 contrario, esto es, que e] bdrde en cepillo observado con el microscopio fotónico en realidad es parte del hueso descubierto al estar siendo erosionado. '
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ORIGEN DE LOS OSTEOCLASTOS Como casi nunca se han observado imágenes mitósicas en los osteoclastos, se acepta que deben formarse de la fusión de células uninucleadas. Sin embargo, desde hace largo tiempo se discute la clase de células que se fusionan paraformarosteoclastos. Como éstos son l a única clase de células gigantes multinucleadas que se observan de manera constante y abundante enel cuerpo normal, y como se forman en relación con el hueso, la mayor parte de los histólogos han atribuido su origen a células del linaje de las óseas; esto es: a fusión de células osteógenas,osteoblastos, o ambos. Sin embargo, muchos patólogos enuncian una opinión diferente. Como ellos, a diferencia de los histólogos, estudian diversas clases de entidades patológicas,conocen cabalmente que las células gigantes multinucleadas se forman en muchas partes del cuerpo en reacciones de defensa ainvasoresextraños, como el bacilo que causa la tuberculosis (fig. 9-29, izquierda). También
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se forman muy a menudo en relación con materiales novivientes,extrañospara el cuerpo quepueden entrar en el mismo, y estas células multinucleadas se han llamado en general célulasgigantes de cuerpo extrafío (fig. 9-29,derecha). En consecuencia, un histopatólogo pudiera fácil y lógicamenteconsiderar un osteoclasto como un tipo, quizá especial, de célula gigante cuya formación depende de algún "cuerpo extraño". En el caso del osteoclasto, el cuerpo extraño pudiera ser cartílago o hueso muerto. Como se consideraba que las células gigantes de cuerpo extraño habituales se formaban como resultado de la fusiónde macrófagos o monocitos, es comprensible que muchos patólogos distinguidos atribuyeran desde hace largo tiempo el origen de los osteoclastos al tipo de leucocitos que entonces se llamabanleucocitosendoteliales (y hoy sedenominan monocitos). Sin embargo, hastafechareciente,los histólogosconsiderabanen generalquela mayor parte de los osteoclastos eran células de la serie ósea y se formaban por fusión de las células de esta índole,generalmentecélulasosteógenas y osteoblastos. Sin embargo, algunos datos se oponían a esta hipótesis. Por ejemplo; en 1952, Ham y Gordon compararon los resultados de trasplantarastillasvivas autólogas de hueso esponjoso en el músculo, con los obtenidoscuandosetrasplantabamaterialsemejantepreviamentecongeladoydescongelado tres vecesparamatar sus células.Descubrieronque las células de cubierta y revestimiento(osteógenas) de las astillasnotratadas dehueso esponjosovivían, proliferaban y formabannuevohueso. Sin embargo, no se formaba hueso en relaciónconlosfragmentos óseos muertos que no poseían células óseas vivas. Sin embargo, advirtieron que con las dos clasesde astillas seguían formándoseosteoclastos. En 1962, después de disponer de marcado con timidina y radioautografía, Fischman y Hay, en un experimentoingenioso,emplearonestatécnicapara estudiar el origende losnúcleosde los osteoclastos en extremidades en regeneración de tritones.Comprobaron sinlugar a duda que el marcador observado en los núcleos de osteoclastosprovenía de leucocitos, muy probablemente de monocitos. Por la misma fecha, otros investigadores también aplicaban la técnica a fin dedescubrir el origende los osteoblastos, osteocitos y osteoclastos en el crecimientoóseo.Como el marcadorseobservóinicialmente en las células osteógenas (osteoprogenitoras), más adelante en los osteoblastos y todavía después en lososteocitos y lososteoclastos,se supuso que lascélulasosteógenas y lososteoblastosmarcados se habían fusionado para convertirse en osteoclastos y, en consecuencia, que estos últimos eran
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miembros del linajedecélulasóseas. Pero, las investigaciones deFischman y Hayhabíanplanteado laposibilidad de que el marcador que aparecía en los osteoclastos hubiese sido captado por un tipo de célula diferente de las osteógenas, por ejemplo, monocitos o sus precursores,que pudieran habersido marcados junto con las células osteógenas. Scott, en un estudio conME deformación de hueso en animales que recibieronunahora antes timidinamarcada,señaló queel marcador se observaba en dos clases de células. Su estructurafina sugirióque un tipo era del linaje de células óseas, pero el segundo presentó estructura fina más semejante a la de células fagocitarias. Se consideró que esta última clase eraprecursora de los osteoclastos. Luk y colaboradores, enunestudio con ME del endostio de hueso en crecimientollegaronaconclusionessemejantes. Experimentos valiéndose de tinción vital. Mientras tanto, se obtuvieron datos de otra clase que indicaban que los osteoclastos no son miembros del linaje de células óseas, sino se desarrollaban a partir defusiónde macrófagos, como explicaremos. Cuando sedispusodel método detinción vital (pág. 2831, se efectuaronmuchosexperimentos,no para precisar el origen de los osteoclastos sino para ver si eranfagocitarios. Se comprobófácilmente que las células que hoy llamamos macrófagos captaban colorantes vitales como elazul trípano o partículas delaindolede tinta china, en tanto que los osteoclastos estudiadosenlosmismos animales no mostraroncaptaciónimportante;comoporentonces seaceptaba engeneral que los osteoclastos se desarrollabanapartir de célulasosteógenasu osteoblastos, y como se comprobó que ninguna de estas clases celulares era fagocitaria, causó poca sorpresa que los osteoclastos no tuvieran capacidad fagocitariaal estudiarlos con este procedimiento. Por ejemplo: al surgirdudas sobre elorigendelos osteoclastos en el decenio de 1960, era lógiko pensar que si se desarrollaban a partir de macrófagos fagocitarios también debíanserfagocitarios. En consecuencia, volvieron a estudiarse mediante técnicas de tinción vital. Pero enlos experimentos a breve plazo los resultados fueron los que acabamos de exponer. No hubocaptaciónimportante del colorante vital nide partículas por los osteoclastos. Sin embargo, en 1963, Jee y Nolan,valiéndose de carbón de hueso como partículasparacoloración vital, comprobaronqueestasubstanciaaparecía en los osteoclastos,perosólo después que habíatranscurrido tiemposuficiente para que losmacrófagos que habíancaptado el marcadorporfagocitosis se hubiesen fusionado y formadoosteoclastos.Ello brindó prueba en cierta medida de dos nociones; en
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primerlugar,quelososteoclastosderivabande macrófagos y, en segundo, que los osteoclastos mismos no eran fagocitarios.
Cómo se comprobó que los osteoclastos se originan de un tipo de célula que circula en la sangre En el decenio de 1970, como resultado de los estudios experimentales destacados de Walker sobre la osteopetrosis (gr. petra, piedra; osis, proceso) en ratas y ratones, se tuvo un nuevo enfoque para resolver el problema del origen de los osteoblastos. Se dio este nombre a la enfermedad porque se formaba hueso excesivamente compacto; el motivo de lo anterior es que si bien sigue formándose hueso, el fenómenoconcomitantederesorción necesario para que los huesos adopten la forma y la densidad apropiadas se torna lento. El retardo de la resorción depende de que los osteoclastos no se forman ni funcionan adecuadamente. La enfermedad es congénita enalgunas cepas de ratonesyratas,enlas cuales puede producirles la muerte. Como se sabía que la hormona tiroidea, la tirocalcitonina y otras hormonaspodíanafectar la formación y la actividadde lososteoclastos, se consideróquelaenfermedad probablemente dependía de algún desequilibrio hormonal heredado. Pero, después investigar de muchos aspectos de la osteopetrosis, Walker ensayó el método de conectar cada miembro de una camada que estaba presentando la enfermedad con un hermano normal por parabiosis vascular (gr. para, más allá; biosis, viviente), de modo q@ los miembros de cadaparcompartían riego sanguíneocomún. En estascircunstancias,sanaron los animalescon osteopetrosis. Inicialmente fue difícil saber por qué la sangre de los animales normales curaba a los de osteopetrosis. Claro está que era posible que las hormonas producidas por los animales normales fuesen el motivo.PeroseavanzómuchocuandoWalker descubrióque la parabiosisnonecesitaba ser permanente para mantener sanos a los animales conosteopetrosis. Incluso después de una exposición comparativamentebrevea la sangrede los hermanos normales, el que había heredado la enfermedad no la presentabaulteriormente. La únicaexplicación verosímildeestehallazgofuequealguna clase de célula que circulaba en la sangre del animal normal se habíaestablecidoen el enfermo,dondecontinuabaproduciendolas células quesefusionaban para convertirse en osteoclastos normales y pronto substituían a los defectuosos antes elaborados. Como se sabíaquela célula madre de la sangre, la
UFC de till yMcCulloch(pág. 332) podíaaislarse de la sangre, pareció el candidato lógico para ser la que se establecía en el animal afectado. Enel huéspednuevo se convertía enla célula antecesorade monocitos normales que al entrar en los tejidos se convertían enmacrófagosque se fusionabanpara formar osteoclastos. Entonces,podíadeducirseque la osteopetrosis era causada por un defecto genético en las células madre hemopoyéticas de las cepas de ratonesyratasquepresentaban el padecimiento, defecto que se manifestaba en la serie de monocito-macrófago. En el siguiente tipo de experimento se administró radiación suficiente a animales con osteopetrosis para destruir la capacidadparaproducir sus propias células hemáticas y para desarrollar reacción inmunitariaa células extrañas,perono suficiente para anular el crecimiento de cartílago y hueso durante la vida ulterior de los animales. Los ratones con osteopetrosistratadosdeestamanerarecibieroninyecciones desuspensionesde células de la médula ósea de animales normales, lo cual originó restablecimientodelaenfermedad. Sin embargo,pudiera argumentarse que las suspensiones de médula ósea podrían contener células osteógenas que se establecían en el huésped sometido a radiación y que formaban osteoclastos normales. Pero se advirtió que las inyecciones de células esplénicas (que contienen células madre hemopoyéticas y no células osteógenas)tambiéncuraban el estadoenhuéspedescon osteopetrosis sometidos a radiación. Por último, se comprobó que al inyectar células obtenidas del bazo de ratones con osteopetrosis en un ratón normal radiado, este último presentaba osteopetrosis. Ello reforzó la hipótesis de que una célula hemática en la circulación debía ser progenitora de los osteoclastos. Dado que hay magníficas pruebas de que los macrófagos son las células que se fusionan para formar osteoclastos y que los monocitos son las células hemáticas que entran en los tejidos para convertirse en macrófagos, cabe suponerque el defecto reside en losmonocitosdelos animalesconosteopetrosis.Sinembargo, si únicamente se administrabanpor transfusión progenitores normales de monocitos (monoblastos) a un animal enfermo,noteníancapacidadparaautorrenovación,porlocualnoproducíancurapermanente. Por ello, parecía que la cura permanente necesitaba, quelosanimalesenfermosfueransembradoscon UFC para actuar como células madre futuras de la serie hemopoyética. Como se explica en el capítulo 12, sehabíacomprobadoquela UFC entra en el ciclo celular en cualquier momento de la vida para mantener un suministro de células que por diferen-
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ciación se convierten en todas las formas de hemáticas.
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Estudios sobre el origen de los osteoclastos valiéndose de núcleos de células de codorniz como marcadores Como se describió en la página 375 los embriones soninmunológicamentetolerantesatrasplantesde tejidos deotras especies; enconsecuencia,sise trasplanta tejido de codorniz en embriones de pollo no es rechazada. Le Douarin comprobó que el núcleo de codorniz difiere lo suficiente del núcleo de pollos y otras especies para servir como marcador por el cualpuedendiferenciarse las células de codorniz que se desarrollan en embriones de pollo. El "marcador" indentificable que poseen las células de codorniz en interfase es abundante cromatina relacionadacon el nucléolo. La coloración deFeulgen (quedemuestra el DNA en la cromatina,pág. 41) revela tan abundante cromatina relacionada con el nucléolo en las células de codorniz, que puede diferenciarse fácilmente de las de pollo. En estos la cromatina suele estarmuydispersada. En consecuencia, el trasplante de tejido embrionario de codorniz dedistintas clases, enembrionesdepollopermite establecer el origenembriológicodedeterminados tejidos. Los primerosinvestigadoresqueemplearon este método con el fin de precisar el origen de los osteoclastos fueron Kahn y Simmons. Trasplantaron rudimentos de hueso de embriones de codorniz en la membranacorioalantoica de embrionesdepollo (fig. 15-28), y descubrieron que si bien el núcleo de las células del nuevo hueso que se formaba eran en su mayor parte, si no todas, de tipo de codorniz (C en la fig. 15-28A), los de la mayor parte de los osteoclastosque se habíanformadoerandetipode pollo (P en la fig. 15-288). En consecuencia,estos osteoclastos derivaron del huésped, posiblemente a partirde células hemáticasque se tornarondisponibles cuando el trasplante de codorniz fue vascularizado en los tejidos del huésped. Pero, algunos osteoclastos parecieron mostrar mezcla de los dos tipos de núcleos, y había pocos que consistían exclusivamente (hasta donde pudo precisarse en un solo corte) ennúcleosdetipo de Codorniz. Podríasuponerse que esto último se explicaría si ya hubiese comenzado la hemopoyesis en el trasplante de codorniz antes de injertarlo y vascularizarse por el huésped. Un segundo estudio muy amplio lo efectuaron hace poco Jotereau y Le Douarin. Señalan unhecho que pudiera modificar la interpretación de las obser-
Fig. 15-28. A , Mierofotografía con inmersión en aceite de parte de un cartílago epifislrio de un rudimiento óseo de embrión de codorniz que setrasplantóa la membranacorioalantoidea del pollo. Lascélulasmuestran el "marcador"(descrito enel texto) característico de los núcleos de células de codorniz (C). ObServese que los núcleos de las células de pollo (P) carecen de este marcador. (E),Microfotografía con inmersión en aceite de un osteoclasto de un rudimento óseo de codorniz trasplantado a la de membranacorioalantoidea del pollo. Los núcleossondetipo pollo (P), lo cualindicaque esta célulano deriva decélulasde codorniz sino del huésped (pollo). El citoplasma y el contorno del ostoblasto no son muy netos, porque se utilizó la técnica de Feulgen para teriirel DNA nuclear. (Cortesía de A. Kahn y D. Simmons.)
vaciones en esta clase de experimento: sin bien los núcleos de los osteoclastos de pollo siempre tienen cromatina de tipo disperso, aproximadamente 25 a 33% de los núcleos de los osteoclastos de la codorniz normal no muestran la masa de cromatina relacionadaconnucléoloquepermitiríadiferenciarlos de los núcleos de pollo. Además, en sus experimentos, Jotereau y Le Douarinnosólotrasplantaronrudimentosdecodorniz en pollos, sino también rudimentos de pollos en embriones de codorniz. En esteúltimocaso,se dificultó interpretar los resultados porque, como señalaron los autores, los núcleos en aproximadamente 25 a 33% de los osteoclastos, incluso de una co-
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dorniz normal, no poseen la cromatina marcadora por la cual pueden diferenciarse. Pero, cuando trasplantaron yemas de extremidades de codorniz a embrionesdepollo,descubrieroninicialmenteque la osteogénesis continuaba de manera normal y todas las células del cartílago y el huesoque se desarrollaban eran de tipo de codorniz. Pero, las células sanguíneas y endoteliales del sistema vascular en desarrollo eran de tipo de pollo. Además, los núcleos de los osteoclastos que aparecieron eran todos de tipo depollo. No observaronunsolo ejemplode núcleode tipo decodorniz en cualquieradelos osteoclastos investigados. Como el origen de los osteoclastos a partir de células endoteliales puede descartarse por los experimentos de Walker, las investigaciones con codorniz y pollo comprueban que los osteoclastos se desarrollan a partir de algún tipo de célula hemática.
células óseas es el siguiente: cuando se suponía que los osteoclastos eran miembros del linaje de células óseas,habíapartidariosde la hipótesis dequeno eran células terminalessino quedurante el crecimiento y la remodelación del hueso, podían convertirse en células osteoprogenitoras y osteoblastosy ser fuente de estas células para el crecimiento óseo ulterior. Una hipótesis de este tipo, apoyada en particular por Rasmussen y Bordier, ganó gran aceptación en los campos ortopédico y clínico de otras especialidades y también en cierta medida en los círculoshistológicos.Considerando los datosanteriores, debe ser patente que para que un osteoclasto se separe en las células que le dieron origen (noción que sería muy difícil de imaginar considerando su estructura fina), sólo formaría un acúmulo de macrófagos o monocitos, y de los datos anteriores no hayindicaciónalguna de que estascélulasformen hueso.
Estudios con timidina marcada Como explicamos,losprimerosestudiosvaliéndose de timidina radiactiva para marcar precursores deosteoblastosseinterpretaronequivocadamente porque no se advirtió que se marcaban células hemáticas al igual que osteógenas. Desde entonces, se han efectuado estudios más refinados veliéndose de timidina marcada con tritio. Por ejemplo: Gothlin y Ericsson efectuaron un experimento complicado valiéndose de ratas parabióticas en el cual un animal de cada par se protegió, en tanto que al otro se administró radiación. a circulación cruzada en cada par se suspendió mient S se administraba timidina marcada al animal prot gido, en tanto que al otro (radiado) de cada par se daba timidina no marcada, de modo que al restablecer la situacióncruzadasería pocoprobableque las células captaran timidina marcada que pudiera provenir del compañero. En el estudio se valieron de fracturas en reparación. Descubrieron que las células óseas que se formaban en animalesprotegidosestabanmarcadosylasdel compañero no. Sin embargo, había timidina marcada con tritio en los monocitos y los osteoclastos de los dos animales, lo cual indicó que el origen de los osteoclastos que se formaron en el animal no protegido eran los monocitos marcados en la circulación de la rata protegida de cada par.
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Conclusiones de estos estudios Un resultado muy importante', del descubrimiento de que los osteoclastos no son miembros del linaje de
ESTRUCTURA FINADE LOSOSTEOCLASTOS
Las cuatro regiones del citoplasma Al estudiar micrografías de osteoclastos funcionales es útil imaginarlos como una célula más o menos polarizada constituida por cuatro regiones en el citoplasma que se confunden más o menos imperceptiblementeentre sí. Estas regionesy los sitiosque ocupan en relación con la superficie ósea se describiránbrevementecon fines deorientación. Más adelante explicaremos estructura y funciones. El hueso sobre el cual apoyan los osteoclastos se muestra en el ángulo inferior izquierdo de la figura 15-29, donde está marcado h. En su mayor parte es pálido, porque el material del cual se obtuvo el cortese descalcificó. Sin embargo,puedepermanecer un poco de residuo de mineral que causa las manchas obscuras observadas en la matriz ósea, que en losdemássitios es pálida y descalcificada. Las cuatro regiones del citoplasma están situadas como sigue: 1. Borde plegado. La región del citoplasma especializado de un osteoclasto funcional que se apoya directamentesobre la superficieósea donde está ocurriendo resorción se llama borde plegado. Se dio este nombre porque, como se observa en la figura 15-29, donde está marcado bp, y también en las figuras 15-30 y 15-33, está arrugado ya que el plasmalema se dispone en pliegues y prolongaciones semejantes a vellosidades cuyas puntas a veces llegan einclusoseintroducen, en la superficieósea. Las
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Fig. 15-29. Micrografía electrónica ( X 8 500)del borde plegado (bp) de un osteoclasto, en la cual se observa la zona clara (zc). Consultar detalles enel texto. El hueso (h) que está siendo corroído se observa como una zona pálida en el 6ngulo inferior izquierdo. La porción basal de la célula, apreciada arriba a la derecha, que se extiende hacia abajo, derecha, contiene abundantes mitocondrias. Advibtase también la región vesiculosa entre el borde plegado y la región basal.(Holtrop M. E. y King G. J. C h . Orthop., 123:177, 1977.)
prolongaciones tienen diámetro variable en todo su largo y a menudo se ramifican y anastornosan entre sí. Hay hendiduras entre las prolongaciones, que en vida del sujeto contendrían líquido tisular. El borde plegadoenla figura15-29 seextiendeen algo más que la porción mediadela superficie ósea visible y está limitado a cada lado por la siguiente región del citoplasmaquedescribiremos. 2. Zonaclara. La zonaclaratambiénestájunto al hueso y, a manera de cinturón, rodea el sitio del borde plegado de modo que en un corte se observa
algo de zonaclaraacadalado del bordeplegado; está marcada zc enlafigura 15-29. Difiere notablementedel bordeplegadoporque el plasmalema no está dispuesto en prolongaciones semejantes a vellosidades, sino sigue el contorno de la superficie ósea. Después describiremosminuciosamente el citoplasma de la zona clara. 3. Región de vesículas y vacuolas. La porción más profunda del borde plegado se confunde con la región citoplásmicacaracterizadapor lapresencia de loque parecen sermuchasvesículas limitadas
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Fig. 15-30. Micrografía electrónica ( X 13 OOO) del borde plegado de un osteoclasto, en la cual se advierte la superficie ósea yuxy resorbiendo. Arriba se tapuestaqueseestádesmineralizando observa hueso calcificado (electrodenso). Adyacente al borde plegado (extendiéndose de izquierda a derecha inmediatamente por arriba de la mitad de la micrografía) la matriz Ósea tiene aspecto pálido porque ha sido descalcificada por el osteoclasto. U borde plegadoconsiste en pliegues y prolongacionescomplejos,cuyas puntas están yuxtapuestas a la substancia ósea. En algunas de las vesículas voluminosas (flechas verticales) en la región vesiculosa debajo del borde plegado se adviertenfragmentoselectrodensos de mineral. Estas vesículas desembocan en criptas del borde plede hendiduras quese extienden gado y correspondenalfondo profundamente dentro de la capa vesiculosa. Hay fibrillas colágenas que suelen extenderse en lashendiduras,comolaindicada arriba, izquierda (ver fig. 15-34). por la flecha horizontal (Cortesía de B.Boothroyd y N. Hancox.)
por membrana dimensiones de variables (fig. 15-30). Las mayores a veces se llaman vacuolas, pero, al igualque las vesículas,están revestidas por membrana y, en consecuencia, son estructuras y no sencillamenteorificios enel citoplasmacomo sugiere el nombre de vacuolas. Las hendidurasentre las prolongaciones semejantes a vellosidades del
borde plegado se continúan con muchas de las "vesículas" de calibre variable de la región vesiculosa, por ejemplo, las señaladas por flechas en la figura15-30. En consecuencia, muchasdelas llamadas "vesículas" representan hendiduras profundas que se extienden demaneramás o menos tubular desdeel borde plegado hasta lacapa vesiculosa.Cuando el corte es oblicuo o transversal, tienen aspecto de vesículas. 4. Porciónbasal de lacélula. En lafigura 15-29 sólo se observa parte dela porción basal de un osteoclasto, quese aprecia arriba a la derecha, y se extiendealánguloinferiorderecho. Lo describiremos en detallealmencionar lafigura 15-35.Aquí sólo señalaremos que contiene los núcleosdela célula. Parte de un núcleo se observa en la figura 15-35, arriba,derecha. El citoplasmarelacionadoconlos núcleos contiene abundantes mitocondrias; se observanvariaspartículas en lasfiguras 15-29 y15-35. Como se ilustrará más adelante, el citoplasma puede presentar centríolos, un número bastante grande de ribosomas y polirribosomas,algode retículoendoplásmico rugoso ymuchossáculosde Golgi. El citoplasma de la región basal delacélula sedestaca en contrastecon lasdemásregionesdel citoplasma, que se caracterizan por carecer de organitos, conexcepción de microtúbulos y microfilamentos. Describiremos más minuciosamente y en relación con la función las diversas regiones citoplásmicas del osteoclasto.
Borde plegado Nomenclatura. El descubrimiento del bordeplegado sólo se hizo alusar ME, de modo quese observó y denominóhacialamitad del decenio de 1950. En realidad, la mayorparte de loscortes del borde plegado, quese supone están hechos perpendicularmenteauna superficie ósea, son lobastante oblicuosparademostrar queenlugar deconsistir principalmente en pliegues paralelos, el bordeestá formado por gran número de prolongaciones vellosas muyirregularesdel plasmalemaquevarían de diámetro en su trayecto y se ramifican y anastomosan entre sí. En consecuencia, el borde plegadoen realidad es una maraña de lo que pudieran considerarse pliegues y prolongaciones tubulares semejantes a vellosidades, separados por hendiduras profundas (figs.15-29y15-33). El plasmalema que cubre las prolongaciones y reviste las vesículas observadas en el citoplasma debajo del borde plegado fue estudiado íntimamente por
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Fig. 15-31. Micrografíaelectrónica un osteoclasto (Oc) situado sobre la superficie endóstica del fémur de un conejo. Seadvierten dos núcleos abundantes y mitocondrias.Obsérveseque enesteplano de corte no se observa borde plegado donde el osteoclasto está en contacto con la superficieósea suprayacente (Luk, S. C. Nopajaroonsri C. y Simon G. T.: J. Ultrastruct. Res., 46:165, 1974.) ( X 2 400) de
Kallio, Garant y Minkin. Describieron que la superficie interna (citoplásmica) del plasmalema del borde plegado está cubierta por estructuras delicadas semejantes acerdas, de aproximadamente15a 20 nmde largo, separadas de centro a centro por 20 a 25 nm; se advirtió la misma clase de cubierta en las vesículas inmediatamente subyacentesal borde plegado. Efectos de hormona paratiroidea, calcitonina y colquicina sobre el borde plegado. La hormona paratiroidea (PTH) administrada en dosis suficientes a animales, estimula la resorción ósea al aumentar el número y la capacidad de resorción de los osteoclastos. Por ejemplo: PTH aumenta la extensión del borde plegado de los osteoclastos en cultivo de huesos.También seha comprobado que la calcitonina, hormona producida por algunas células de la glándula tiroides (cap.25) hacelenta la resorción ósea al administrarla a animales. Además, más recientemente se descubrió que en cultivos de hueso la calcitonina disminuye el númerp y la extensión del borde plegado de lososteoclastos previamente estimulados por PTH. También se comprobó que la colquicina disminuye la extensión del borde plegado de los osteoclastos; este efecto probablemente guarde relación con la acción de la colquicina para inhibir la formación de microtúbulos como se describió en la página 65. Quien desee detalles puede consultar los trabajos de Kallioycolaboradores, 1972; Raisz y colaboradores, 1973; King y colaboradores 1978, y Holtrop y colaboradores,1979. Dónde se observan bordes plegados. Según Holtrop, los bordes plegados sólo se observan en osteoclastos cuando están yuxtapuestos al hueso. Si los osteoclastos se separan de la superficie ósea, el borde plegado y la zona clara desaparecen. Los osteoclastos pueden presentar más de un borde plega-
do si se apoyan sobre el hueso en más de un sitio, peronohayobligadamente esta clase de borde en los sitios donde están adheridos al hueso (fig. 15-31). Sin embargo,como los cortes usados para ME son muy delgados, es posible que estos osteoclastos, sise cortaren en otro nivel, pudieran demostrar borde plegado. Factores que participan en la formación de osteoclastos y bordes plegados. Cabe suponer que los macrófagos sean atraídos a las superficies descalcificadas desnudas. Como los osteoclastos no se forman en relación con tejidoosteoide, se supone que el mineral de la matriz, libremente expuesto al líquido tisular, atrae los macrófagos. En estado normal, todas las superficies óseas expuestas están cubieitas o revestidas por células osteógenas y, como tales,no producen formación de osteoclastos. El sitio exacto en el cual se conglomeran los macrófagos y se fusionan para formar osteoclastos no se ha dilucidado cabalmente. Parecería probable que ello ocurra en relación con una superficie ósea calcificada desnuda. Aunque aún se necesitan estudios específicos, un mecanismo por el cual los macrófagos se fusionan para formar células gigantes pudiera ser que emiten seudópodos semejantes a hojas hacia los demás,ylos deun macrófago interdigitan con los de otrocomo se muestra en la figura 9-30, micrografía electrónica de macrófagos reunidos alrededor de agar (cuerpo extraño) que se había inyectado en este sitio.Scott y Pease, en su descripción original en 1956 de los bordes plegados, indicaron la semejanza de estos seudópodos con los del borde plegado. Relación entre el borde en cepillo o velloso del microscopio fotónico y el borde plegado del microscopio electrónico. Según Hancox, el bordevelloso de los osteoclastos (figs. 15-27 y 15-32A, B y C) fue
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descrito inicialmente en 1873porKolliker, quien consideró que era parte del osteoclasto. Sin embargo, Hancoxmenciona que desde el principio hubo discusión activa acerca desu origen, porque en 1883 Pommer describió el borde velloso como partedel hueso y no como parte del osteoclasto porque, a su juicio, las cerdas del "cepillo" eran fibrillasque sobresalían de la superficie ósea después que la substancia mineralizada del hueso entre las fibrillas se había disuelto. Además, señaló que el origen de las fibrillas salientes podría encontrarse con estudio microscópico en la substancia ósea. Sin embargo, en años ulteriores la noción de Kolliker de borde velloso o en cepillo parece haber predominado, probablemente porque la mayoría de los histólogos del siglo xx desconocían el estudio de Pommer y sus conclusiones. Por lo menos elloocurrió con un histólogo, pues en 1952 Ham, alegremente desconocedor dela noción de Pommer informó deun estudio que había hecho sobre los osteoclastos valiéndose de microscopio de contraste de fase, en el cual propuso la misma tesis que había enunciado Pommer casi 70 años antes, esto es, que las cerdas del borde en cepillo son fibrillas (colágenas) que sobresalen de la superficie Ósea después que se ha disuelto lamatriz calcificada entre ellas. Enlafigura 15-32 se muestran ilustraciones del trabajo de Ham. Puede lograrse mejor contraste entre las fibrillas colágenas y lo que las rodea con el microscopio de contraste de fasequeconel MF ordinario. Enla figura 15-22 A , se ilustra un osteoclasto que se ha contraído separándose del hueso porartefactodurante lafijación. En este caso, el borde velloso se adhiere al osteoclasto. Sin embargo,la figura 15-32B, el borde en cepillo ha permanecido enel hueso. En la figura 15-32c las cerdas del borde se continúan con la substancia ósea, lo cual indica que las cerdas son fibrillas de substancia ósea que quedan en libertad cuando se disuelve el mineral entre ellas y posiblemente otros componentes de la matriz con los cuales guarda relación. La figura 15-320, comprueba que el extremo de astillasóseas,pero de las cuales posiblemente se está disolviendo el mineral, en ausencia de osteoclastos, pueden presentar, un borde semejanteacepillo sin ayuda de osteoclastos. Ham dedujo que el borde velloso o en cepillo de los osteoclastos enrealidadpertenece al hueso. A d a & , el motivo de que no se observe en relación con la mayor parte de lososteoclastos fue que sólo se manifestaría en los sitios donde las fibrillas colágenas del hueso se disponen más o menos perpendicularmente a la superficie sobre la mal apoyan los osteoclastos. Obsérvese que incluso donde nohay osteoclastos, como en la figura 15-320, el borde en cepillo sólo se
observa donde las fibrillas se acercan a la superficie en ángulo más o menos perpendicular. Hasta esta fecha no se había comprobado la presencia de borde plegado en los osteoclastos, pues no se contaba con el ME. En 1956Scott y Pease hicieron el primer estudio completo de osteoclastos con ME. Un efecto secundario fue continuar la discusión acerca del borde en cepillo.Describieron el borde plegado del osteoclasto y señalaron que el plasmalema de estacélula, en los sitios donde se apoyaba sobre el hueso y estaba ocurriendo resorción, presentaba una zona de repliegues complicados que, a su juicio, probablemente correspondía al borde velloso de Kolliker. Debe señalarse que utilizaron la palabra probablemente. Sin embargo, esta noción llegó a aceptarse ampliamente, pero consideramos que a la ligera por dos motivos. En primer lugar, debido a la noción de Kolliker se consideraba que el borde velloso del microscopio fotónico debía tener algún papel en la resorción. Era atractivo, al descubrir con el ME el borde plegado enel mismo sitio y al apreciar su participación manifiesta en la resorción ósea, suponer que dado que este bordeclaramente tenía la función postulada por Kolliker para el borde en cepillo, se trataba de la misma estructura. Sin embargo,otra interpretación sería que el borde plegado es unacausa de la es efectode resorción y que el borde encepillo la misma. Esta interpretación, que consideramos exacta, explicaría que se observen las dos formaciones en el mismo sitio. En segundo lugar, ahora que se dispone de incontables micrografías del borde plegado, parece inconcebible que cualquier histólogo que maneje adecuadamente el microscopio fotónico y el electrónico pueda pensar que la red irregular anastomosada de estructuras semejantes a vellosidades que forman el borde plegado pudieran parecerse, aunque sea remotamente,a cerdas rectas gruesas relativamente separadas (fig. 15-27) en los cortes más gruesos utilizados paraMF. Las únicas estructuras que pudieran presentarse como cerdas rectas con el MF y que hoy se han demostrado en micrografías electrónicas como se aprecia en la figura 15-33 (Holtrop) Y en la figura 15-34(Bonucci) sonfibrillascolágenas rectas del hueso calcificado o el cartílago en sitios donde están dispuestas más o menos perpendicularmente a la superficie de resorción, en los cuales desaparece el mineral entre las fibrillas de modo que quedan en libertad y por ello se observan fácilmente con el MF. El sitio donde se tornan patentes (y por ello se observancon el MF como lascerdas de un cepillo) se extiende inmediatamente porarriba del límite del borde plegado. Por debajo, las fibrillas se
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Fig. 15-32. A, Microfotografía ( X 1 250) de un osteoclasto en una laguna de Howship. Obsérvese que B, lasuperficiesuperiordelacélulamuestraborde en cepillo en el sitioyuxtapuestoalhueso. Microfotografía ( X 1 250) de un osteoclasto que se ha separado del hueso al cual estaba yuxtapuesto; obsérvese que en este caso el borde en cepillo se aprecia sobre la superficie ósea y no sobre el osteoclasto. C, Microfotografía con contraste de fase e inmersión en aceite de un osteoclasto, que demuestra que las "cerdas"del borde en cepillo se continúan en la matriz ósea como fibrillas colágenas. D,Microfotografía ( X 1 250) de los bordes en cepillo de los bordes de resorción de fragmentos de hueso donde no hay osteoclastos. (Ham A. W . : J.Bone Joint Surg., 34-A:701,1952.)
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Fig. 15-33. Micrografía electrónica ( X 11 OOO) de un osteoclasto (situado abajo) envuelto alrededor de la punta deuna trabécula de cartílagoparcialmentecalcificado(que se observa arriba). Estatrabécula se extiendehacia abajo desde la placa epifisaria hasta la diáfisis del hueso en desarrollo. En estos sitios la resorción de las trabéculas cartilaginosas continúa en los extremos libres como más adelante se explicará. Obsérvese que.en el centro el osteoclasto está eliminando el componente amorfo calcificado del cartílago más rápidamente que las fibrillas colágenas rectas (COL) en la matriz de cartílago. Las fibrillas restantes se observarían con el MF como borde en cela mayor pillo. Adviértase también la zona clara (zc) quese observa a cada lado del borde plegado que ocupa parte de la porción inferior de la micrografía. Se aprecia un núcleo en el 6ngulo inferior derecho. (Cortesía de M. Holtrop.)
extienden en un breve trayecto dentro de los intersticios del borde plegado (figs. 15-33 y 15-34). En consecuencia, ni Pommer ni Kolliker tenía razón acerca del borde en cepillo. Para explicar el posible papel del borde plegado en la resorción ósea es menester describir las demás partes del osteoclasto.
Zona clara de los osteoclastos y relación que guarda con el borde plegado ComoseñalóHoltrop, esta zona ha recibido muchosnombres,pero el másempleadoenla actualidad es zona clara. Esto se debe a que: 1)el ci-
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Fig. 15-34. Micrografíaelectrónica del borde plegado de un ateoabajo yuxtapuesclasto(situado to a hueso calcificadoelectrodenso (arriba); en la cual las fibrillas colágenas están orientadas perpendicularmente a superficie la ósea. Ello ilustra cómo los extremos de estas fibrillas se proyectan dentro de l a s hendiduras del borde plegadode modoquecon el MF se observarían como las "cerdas"delborde en cepillo.(Cortesía de E. Bonucci.)
toplasma es pálido y contiene pocos o ningún organito excepto filamentos, y 2 ) es adecuado el nombre de zona porque rodea al sitio en el cual el borde plegado se apoya sobre el hueso; en consecuencia, en un corte una zona clara (marcada zc en las figs. 15-29 y 15-33) puede advertirse a cada lado de un borde plegado. En un principio se consideró que la zona clara no tenía estructurayestabaformada exclusivamente por material granuloso pálido, pero se ha comprobadoquehayalgunasbandas más densas perpendiculares a la superficie celular; constan de microfilamentos que contienen actína, porque conjugan meromiosina pesada (King y Holtrop). Fundándose en el estudio de otros tipos de células, está comprobado que los filamentos que contienen actina y llegan a alguna superficie pueden actuar de alguna manera para sujetar la célula a la superficie. Por ello, una teoría acerca del papel de la zona clara fue que pudiera sostener firmemente los osteoclastos contra el huesoalrededor de lacircunferenciadelosbordes plegados, de modo que éstos quedaban en el sitio dondedebenactuar. Sinembargo,comohademostradoHoltrop,algunosdatosindicanquelas moléculas marcadoras en el líquidotisularpueden pasarentre el huesoy el sitiodeunazonaclara (Lucht). Otra posibilidad es que losfilamentosquecontienen actina en la zona clara causan la agitación de los bordes de los osteoclastos observada con el MF en cultivos de hueso. También se ha observado que los osteoclastos se desplazan en estas preparaciones, pero dado quelazonaclaradesaparececomotal cuando el osteoclasto se separa de la superficie ósea,
si este movimiento depende de los microfilamentos pudiera explicar su mayor dispersión.
Región vesiculosa Comosemuestraen lafigura15-30,hayuna unión vaga entre la base del borde plegado y una región del citoplasma que muestra muchos espacios limitadospormembranadedistintas dimensiones, los más pequeños llamados vesiculas y las redondas vacuolas (aunque estas últimas están limitadas por membrana y en consecuencia no son orificios en el citoplasma). El citoplasma adyacente se observa pálido y carece de organitos. A su vez, se confunde con el citoplasma de la parte basal de la célula,en el cual hay abundantes mitocondrias como se observa en el lado derecho de la figura 15-29. Carácter e importancia de las vesículas. El origen y el carácter de las vesículas son fundamentales para el problema de cómo funcionan los osteoclastos, como se verá claramente en el siguiente apartado. Hay tres orígenes posibles: 1. Las estructuras limitadas por membrana que se observan como vesículas o vacuolas en un corte determinadopudieranser únicamenteextensiones de las hendiduras entre las prolongaciones semejantes a vellosidades del borde plegado que, al seguir un trayecto más o menos irregular debajo del mismo, suelen cortarsetransversal u oblicuamentedemodo que tienen aspecto de vesículas. En caso de ser exacta esta noción, la luz se continuaría con las hendiduras del borde plegado como se indica por las fle-
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Fig. 15-35. Micrografía electrónica de parte del citoplasma deun osteoclasto cerca del núcleo (úngulo superior derecho). A la izquierda del núcleo hay sáculos aplanados de Golgi de los que se están desprendiendo algunas vesículas secretorias, unas de las cuales son lisosomas. También hay ribosomas y polirribosomaslibres,peropocoretículoendoplásmicorugoso.Obsérvese la abundancia de mitocondrias en esta región del citoplasma. (Cameron D.A , : The ultrastructure of bone. En Bourne G. H. (ed.): The Biochemistry and Physiology of Bone. 2a.ed.,-vol. 1. Nueva York, AcademicPress, 1972.)
chas enla figura 15-30. Además, estarían ocupadas por líquido tisular y cualquier cosa disueltaenéste llegaría fácilmente a las hendiduras entre las prolongacionessemejantesa vellosidades (y viceversa). 2. Lasvesículaspueden originarse como antes explicamos, pero quizá se desprendan por gemación en los extremos de las hendiduras de las cuales provienen; en consecuencia, el contenidono se continuaríacon el líquido tisular en lashendidurasdel borde plegado.
3. Las vesículas pudieran ser fagosomas derivados del plasmalema querevistelashendidurasentrelas prolongaciones vellosas del borde plegado. Esta nociónplantea la posibilidad deque contengansubstancias fagocitadas y que se fusionen con lisosomas primarios para convertirse en lisosomas secundarios en los cuales será digeridoel contenido fagocitado. Antes de explicar estastres posibilidades,debemos hacer comentarios adicionales acerca de la porción basal del osteoclasto.
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Citoplasma basal La porción basal del osteoclasto es la que produce energía y alberga el equipo citoplásmico por el cual esta energía se utiliza. Como se muestra en la figura 15-35, las mitrocondrias se observan en esta región y sonabundantes. A laizquierdadel núcleoapreciado enel ángulo superior derecho de la figura 15-35 hay abundantes pilas de Golgi. Sin embargo, se observa comparativamentepocoretículoendoplásmico rugoso, pero se dice que varía su cantidad. Hay bastantesribosomas y polirribosomas. La región basal parece explicar la producción y la conservación de citoplasma delas otrastresregiones. Además, las muchas pilasde Golgi sugieren formación y gemación de abundantes vesículas secretorias.Alguna deestas vesículas (centro, izquierda, en lafig. 15-35) contienencuerposredondeados obscuroscon un espacioangostoentrela membranaquelosrodea.Otrasvesículas pequeñas sonmenosnetas; sin embargo,sonsecretorias de unaclase o de otra. La incógnita es si todas ellas son lisosomas primarios destinados a fusionarse con fagosomasparaformarlisosomassecundarios o si estas vesículas, o algunas, al igual que los gránulos secretorios de célulascomolasacinosas del páncreas están destinadas a fusionarse con el plasmalema delacélula y vaciar su contenido lítico al exterior. Ello se explicará enelsiguiente apartado. COMO FUNCIONAN LOS OSTEOCLASTOS LARESORCION DE HUESO
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Aunquemuchosdatosdisponiblesacerca de la estructura fina de las distintas partes del osteoclasto pudieran correlacionarse con su función, no es raro reunir estosdosaspectospara poder imaginar un modelo de trabajo de la célula en acción. Esto deja abierta lapuerta parasuponerquealgunas de sus partes desempeñan funciones para las cuales no poseen el equipoapropiado de organitos. En consecuencia,trataremos de elaborar unmodelode trabajo deun osteosclastoque dependade que las cuatro partes de la célula desempeñan funciones para las cuales tienen el contenido necesario de organitos, y nos proponemos demostrar cómo pueden coordinarse estas funciones para que el osteoclasto resorbahueso. En primer lugar describiremosloque pueden hacer o no pueden haceralgunaspartesde la célula. 1. Borde plegado. Se caracteriza por una gran extensión de plasmalema dispuesto en un espacio comparativamente pequeño. Para investigar la fun-
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ción, debemos considerar brevemente el papel de la membranacelular.Tienedosfuncionesimportantes,absorción y excreción.Tal vez hayaconfusión acerca de la función porque pudierasuponerse que las enzimas líticas son secretadas por la punta de las prolongaciones vellosas. La única forma en que ocurra lo que se define como secreción através de una membrana celular es que las vesículas derivadas del aparato de Golgi llegan a la membrana de la célula y lasparedes membranosas se fusionancon el plasmalema, despuésde lo cual las membranas-fusionadasseabren y el contenido de lasvesículas secretorias se vacía al exterior (pág. 149). A menos que pudiera comprobarse que lasvesículas secretoriasderivadas de lapila de Golgi emigren ascendiendo por lasprolongacionesvellosas del borde plegado y vacíen su contenido a travésdel plasmalemadelasprolongacionescerca del hueso,debe deducirse que las prolongaciones vellosas no tienen funciónsecretoria. En consecuencia, lasfunciones del plasmalemadeestasprolongacionescerca del huesoconsistirían en absorción,excreción, o ambas.Ampliaremos este tema más adelante. 2. Zonaclara.Comomencionamos, es posible que la zona clara brinde una unión anular del osteoclasto al hueso alrededor del borde plegado. Incluso si no tiene estafinalidad, porlo menosestá en intimayuxtaposicióncon la superficieósea y, por ello,cabesuponerquerestrinja la circulación del líquido tisular al interior y al exterior del área ocupada por las prolongaciones vellosas y la superficie óseayuxtapuesta. 3. Porciónbasal del osteoclasto. Es unaparte muy importante del osteoclasto por ser el sitio principal de producción de energía. Además, alberga los muchos núcleos obtenidos delas célulasquesefusionaron para formar el osteoclasto. Pero, en particular, posee abundantes pilas de Golgi, porque tiene todas las de las células que lo formaron. También presenta contenido muy importante de mitocondrias porque prácticamente todas parecen agruparse en la porción basal del osteoclasto. Es patente que en este sitio lanecesidad energética es máxima. Laregión extensa de Golgi esla clave dequeel osteoclasto sea una célula secretoria. Las secrecionesque produce se desprenden por gemación de la pila de Golgi en la porción basal de las células y las vesículas secretorias se desplazan hacia la región vesiculosa. Como describimos en relacióncon el aparato de Golgi en lapágina 150, puede liberar dos "clases"de vesículas secretorias. Lasde un tipo se mueven hacia el plasmalema, se fusionan con é1 y vacían la secreción fuera de la célula hacia el líquido tisular. La segunda clase permanece en las células en
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forma de lisosomas. No haymotivovaledero para considerar que el aparato de Golgi deun osteoclast0 no forme los dos tipos. Doty y Schofield descubrieronactividad enzimática hidrolítica entre las prolongaciones vellosas del borde plegado. Dedujeron que dependía de liberación de enzimas por las vesículas conectadascon las criptas del borde. Las enzimas liberadas extracelularmente en este sitio pudieran difundir, claro está, a través del líquido tisular en las criptas directamente hasta la superficie ósea. La función de las enzimas liberadas hacia el líquido tisular de las criptas al llegar al hueso pudiera guardar relación con la digestión de los componentes orgánicos no colágenos de la matriz ósea que acompañan al compuesto inorgánico, como sugirióBonucci. Esta acción originaría fragmentación de la matriz calcificada relacionada con las fibrillas colágenas que, antes de experimentar digestión completa, pudieran persistir tiempo suficiente para formar un borde en cepillo en los sitios donde están dispuestas más o menos perpendicularmente a la superficiey se hallan en criptas del borde plegado (donde se estaríandegradando). La incógnita que resta es cómo lososteoclastosmanejan el mineral fragmentado. Teoría según la cual las sales óseas son disueltas porque amortiguan lasexcreciones ácidas del borde plegado Al comprobar que las células vivas absorbían oxígeno y excretabanbióxido carbónico, pareció posible a los interesados enel hueso que los osteoclastos fuesen capaces de disolver el mineral óseo al excretar COZ al líquido tisular enel sitio donde estaban en contacto mutuo. Se supuso que ello originaría acidez local que disolvería las sales calcificadas de la matriz ósea. Después, al percatarse de que las superficies del hueso viviente siempre están cubiertas por células osteógenas, y de que elÚnico sitio apreciable donde falta esta membrana de cubierta o revestimiento es donde había osteoclastos, esta noción antigua pareció más aceptable porque la observación de que todos los sitios del hueso viviente estaban cubiertos por una membrana sugirió que la retención del mineral por la matriz ósea sólo podía lograrse si no estaba en contacto directo con el líquido tisular. A l descubrir el borde plegado del osteoclasto con el ME ycomprobar que poseía prolongaciones vellosas que sobresalían directamente dondeestaba ocurriendo resorción, la noción de una excreción de alguna clase a través de la superfi-
cie extensa de plasmalema que se ponía en contacto con el hueso hizo parecer más posible aún que algún producto de excreción pudiera actuar para disolverlas sales óseas. Ello parecióparticularmente valedero después de comprobar que la actividad enzimática podía degradar los componentes orgánicos de la matriz y permitir de esta manera la fragmentación de la sal ósea cristalizada. Además,alconsiderar la estructura fina en relación con la función, debe recordarse que el área en la cual está localizado el borde plegado se encuentra, como describimos,tabicada en gran medida por la zona clara. En consecuencia, pudiera suponerse que la excreción continuada de COZ hacia el líquido tisular localizado enel cual están las prolongaciones vellosas del borde plegado y el hueso en fragmentaciónprontoaumentaría la concentración de COZ en este líquido, de modo que ya no habría un gradiente de difusión para COZ para ser excretad0 del citoplasma de las prolongaciones vellosas hacia el líquido tisular en este sitio. Sin embargo, debe recordarse que el mineral óseo consiste principalmente en sales cálcicasrelativamente insolubles que actuarían para amortiguar cualquier aumento de la acidez al convertirse en sales ácidas mucho más solubles. En consecuencia, pudiera deducirse que en este depósito de líquido tisular cerrado de manera relativamente hermética la secreción continuada de COZ no aumentaría la acidez al grado de inhibir la difusión continuada de COZ; sin embargo, al mismo tiempo, la excreciónconstante deCOZ haría que las sales cálcicas se tornaran más solubles y quedarían en disolución. Concuerda con la noción de que un medio ácido local participa en la eliminación del mineral óseo la observación de que la anhidrasa carbónica, enzima que facilita la producción de H2C03, se presenta en esta zona. También hay ácido cítrico en esta zona, que pudiera aumentar la acidez. El COZ fue el producto de excreción al que primero se atribuyó este proceso, pero no por ello se descartó que otrosproductos ácidos del metabolismo pudieran ser excretados por la membrana en esta zona. Al hablar de la liberación de ácido noestá por demás pensar en cómo las células parietales de la mucosa gástrica (cap. 21) producen HCl; estas células poseen conductillos intracelulares con abundantes microvellosidades, lo cual indica que puede necesitarse una superficie bastante extensa para la formación y la liberación del ácido. Es patente, claro está, que un área extensa es la característica sobresaliente del borde plegado. De cualquier manera, y sea cual sea la causa, se ha comprobado que el pH disminuye en la región del bordeplegado,lo
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cualsugiere laliberación de algunaclase de ácido. Lo que deseamos destacar esquelassales óseas relativamenteinsolublesamortiguarían laacidez y la mantendrían en determinados límites. Al propio tiempo, estas sales óseas, al amortiguar la acidez, se convertirían en sales ácidas, que porser más solubles quedaríanconstantemente en disolución. El mineral óseo debe disolverse en la interfase osteoclasto-hueso enel proceso de resorción, pues de lo contrario se necesitarían días y no horas para que la hormona paratiroidea, al actuar sobre los osteoclastos, aumentara la concentración sanguínea de calcio. Además, la cantidad de mineral que había en un sitio que se convierte en lagunadeHowship representaría una masadeaproximadamente 50% la del osteoclasto que corroe la laguna. Si estacantidad comparativamente grandedemineral tuviera queserfagocitada por el osteoclasto y despuésdisuelta enlos fagosomas quese fusionan con lisosomas primarios, el ME descubriría indudablemente gran número defagosomasconcontenidomineral en cortesnodescalcificados; en realidad,la región delas vesículas tendría que ampliarse tanto queun osteoclasto habría de tener estructura fina muy distinta delaque presenta. El hecho dequese observen algunos fragmentos de mineral en lo que parecen ser vesículas nocompruebaobligadamenteque sean intracelulares enlos fagosomasporque, como sefialamos, lo que parecen servesículaspueden ser invaginaciones de hendiduras. Además incluso si se observan de cuando en cuando fragmentos de mineral en loque pudieranser fagosomasverdaderos, ello no comprueba que sea el mecanismocorriente por el cual se elimina el mineral, como a veces parece suponerse. En consecuencia, no parece haber una alternativalógica dela noción deque el mineral óseo esdisuelto por la acción amortiguadora sobre la acidez local.
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OSIFICACIONENDOCONDRAL
Formación de modelos de cartílago de huesos futuros El proceso de osificación endocondral puede comprendersefácilmente al observarloscambios histológicossucesivosqueocurren al formarse las yemas delasextremidadesen el embrión. Al desarrollarse el embrión de mamífero, sobresalen pequeños apéndices del tronco en los sitios dondese formarán las extremidades; se llaman yemas de las extremidades y son, en esencia, evaginaciones mesodérmicascubiertasdeectodermo. Enel extremoforman dedos(de manos o pies). En lafigura 15-36 semuestra un corte longitudinaldel dedo grueso en desarrollo de un embrión de conejo. El primer signo de formación de hueso en la yema deextremidades y sus ápendices está enel mesénquima del sitio donde se desarrollará hueso. Las células mesenquimatosas se tornan abundantes y tan compactas que forman un contorno burdodelfuturo hueso(fig. 15-36). En seguida, enel centro deeste
DESARROLLO, CRECIMIENTO EN LONGITUD Y ANCHURA Y REMODELACION DE HUESOS LARGOS Como mencionamos enla página 425, el tejido óseo en estado normal se desarrolla en dos medios: 1) intramembranoso y 2 ) endocondral. Estosdos nombres no significan que haya dos clases de tejido óseo, hueso de membrana y hueso de cartílago, sino denotanúnicamente elmedioenelcualse forma huesode la misma clase. Ya explicamoslaosificación intramembranosa. Ahora describiremos la osificación endocondral, que forma la mayor parte del esqueleto.
Fig. 15-36. Microfotografía con poco aumento de un dedo en desarrollo de un embri6n de conejo. La masa obscura de &quima (m) está comenzando adiferenciarse en la porción media (flecha) enel modelo cartilaginoso de la falange terminal, y enla periferia en pericondrio en desarrollo (pd).
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TEIIDOS DEL CUERPO
mesénquima compacto (m enla fig. 15-36) las células se separan cada vez más entre sí porque comienzan a convertirse por diferenciación en condrocitos, y la matriz de cartílago que secretan, claro está, las aparta enmedida creciente(obsérvese la porción central más pálida del mesénquima señalada por la flecha en la fig. 15-36). Esta etapa es más patente en el desarrollo de un hueso largo como el que se muestra en la figura 15-37, en la cual se observa un modelocartilaginosoneto del futuro hueso. Formación del pericondrio alrededor de los modelos cartilaginosos. El mesénquima inmediatamente adyacente a cada modelo cartilaginoso en desarrollo
se condensa y forma una membrana que lo rodea, llamada pericorzdrio (figs. 15-36, pd, y 15-37,P). Por último forma dos capas. Las células de la porción externa (capa fibrosa) se conviertenpor diferenciación en fibroblastos y elaborancolágena; la porción externa del pericondrio se convierte en una vaina de tejido conectivo. Las células mesenquimatosas de la porción interna (entre la capafibrosa y el modelo cartilaginoso) permanecen comparativamente indiferenciadas yconservan casi toda la potencialidad de las células de las cuales provienen. Forman la capa condvógena del pericondrio.
Crecimiento de los modelos cartilaginosos de los futuros huesos
Fig. 15-37. Microfotografía de un modelo cartilaginoso en desarrollo de un hueso metatarsiano de embrión de ratón en etapa algo ulterior que la observada en la figura 15-36. La región media del cartílago en desarrollo se diferencia fácilmente del pericondrio circundante (P).
Los modelos de cartílago aumentan en dimensiones porcrecimiento intersticial (pág. 416) y por oposición (pág. 416). El aumento en la longitud depende de crecimiento intersticial (fig. 14-3); ello entraña división y crecimiento de condrocitos los cuales forman más substanciaintercelular. Los modelos también aumentan de anchura. Aunque enun principio pudiera participar el crecimientointersticial, la mayor parte del aumento ulterior de la anchura depende del mecanismo por aposición; esto es: se añaden nuevas capas de cartilago a la superficie de los lados del modelo por proliferación y diferenciación de las células de la capa condrógena del pericondrio (fig.14-3, crecimiento por aposición). La mayor parte de las divisiones celulares que producen aumento dela longitud por el crecimiento intersticial de un modelo ocurren cerca de los extremos y no en la porción media. En consecuencia, para continuar el crecimiento, los condrocitos que han quedado en la parte media del modelo tienen tiempo para madurar;al aumentar de dimensiones, la substancia intercelular que los separa se adelgaza algo(fig.15-38); cuando los condrocitos se han hipertrofiado y madurado lo suficiente en esta región central (ch en la fig. 15-38), la matriz que los rodea se calcifica e impide que siga sirviendo como medio para la difusión de nutrimentos para los condrocitos, los cuales mueren. Al morir, casi todas las lagunas se ven vacías (fig.15-38), y después se fusionan para formar cavidades. Cuando se operan los cambios descritos en la porción media deun modelo cartilaginoso, el desarrollo progresivo del sistema vascular del embrión hace que el pericondrio del modelo sea invadido por capilares. Antes desu aparición, las células relativamente indiferenciadas dela capa interna (condrógena) del pericondrio,porproliferación y diferen-
HUESO
4 73
esta etapa cubre una corteza de hueso (ver detalles en la figura 15-398) que se ha depositado alrededor de modelos de cartílago, esta membrana recibe el nombre de periostio. El hecho de que las células en proliferación dela capa condrógena profunda del pericondrio comiencen aconvertirsepor diferenciación en osteoblastos y no en condrocitos no debe considerarse indicación de que cambie su carácter, sino habrá de atribuirse amodificación enel microambiente. El factor importante eneste caso probablemente sea quelesllega más oxígeno por los capilares invasores. Las células de la capa interna del pericondrio, que en esta etapa se convierte en periostio,sonosteógenas, y como describimos en la página 437, conservarían la capacidad para diferenciarse en condrocitos y formar cartílagos incluso en la vida adulta, como se manifiesta en la reparación de lasfracturas óseas (fig. 15-17). Ya explicamos que convienellamaraéstas, células osteógenas y que son las células madre pluripotenciales del linaje de células óseas, puestienen la capacidad de convertirse por diferenciación en células que elaborancartílago o hueso, segúnel microambiente.
Desarrollo ulterior del
modelo
En esta etapa del desarrollo, el cartílago adelgazado
y calcificado de la porción media del modelo COmienza a debilitarse (figs. 15-38 y 15-39) y la diáfisis
Fig. 15-38. Micrototografía con poco aumento de parte de una pata de un embrión de conejo. Este modelo cartilaginoso se halla en etapa más avanzada que el observado en la figura 15-37 y la forma futura del hueso que se produciráestábiendemarcada. Adviértanse los condrocitoshipertrofiados (ch) enla región media del modelo.
ciación en células cartilaginosas, han estado añadiendo nuevas capas de cartílagoa los lados del modelo (crecimiento por aposición) como se observa en la figura 14-3. Sin embargo,la aparición de capilares en el pericondrio guarda relacióncon un cambio en la forma de diferenciación de las células relativamente indiferenciadas de lo que hasta este momento se ha llamado capa condrógena del pericondrio. Estas células, en lugar de seguirdiferenciándose en condrocitos, en presencia de capilares comienzan a hacerlo en osteoblastos y osteocitos, con el resultadodequepronto se depositaunacortezadematriz óseaalrededorde la dáfisis delmodelo (fig. 15-39B). Comola membrana antes llamada pericondrio en
del modelo ha adquirido una corteza circundante de hueso de sostén depositada por el pericondrio recién vascularizado, que recibe el nombre de periostio (fig. 15-39). Como el hueso formado en este sitio estádebajo del periostio, entre él y el modelo de cartílago, se llama hueso subperióstico. Claro está que es la misma clase de hueso que se forma enlas llamadas áreas membranosas enel cartílago o en cualquier otro sitio. Al continuar el desarollolas células del mesénquima condensado por fuera de las osteógenas se han convertido por diferenciación en fibroblastos y producido fibras colágenas, de modo que el periostio posee dos capas netas, una fibrosa externa y una osteógenainterna. Sin embargo, el periostio,a a diferencia del pericondrio previo, posee riego sanguíneo capilar, de modo que brinda elmedio vascular necesarioparalaosteogénesis ulterior. Formación de una yema perióstica. Al comenzar a desintegrarse el cartílago calcificado en la porción media del modelo, una yema de células osteógenas, capilares y pericitos que deriva del periostio se introduce en el cartílagocalcificado en desintegra-
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TEJIDOS DEL CUERPO
cartílago maduro en calcificación
substancia intel‘CEtlubr del hueso subperidstico
osteoblastos
periostio
Fig. 15-39. A, Microfotografía de un hueso en desarrollo de una pata de embrión de conejo. Los condrocitos en la porción media del modelo se han hipertrofiado y la matriz que los rodea se ha calcificado. B, Micrografía con gran aumento de la zona indicada en A. Las células osteógenas del que era pericondrio (ahora periostio) se han convertido por diferenciación en osteoblastos, los cuales han depositado una corteza delgada de substancia intercelular de hueso(huesosubperióstico) alrededorde laporciónmedia del modelo.
ción en algún sitio, generalmente cerca de la mitad del modelo y llega a su interior (fig. 15-40, flecha). Las células osteógenas, los capilares y los pericitos invasores forman lo que se llama la yema perióstica de un huesolargoendesarrollo. En algunoshuesos hay más de una yema perióstica. Cuando las células osteógenasy los capilares de la yemaperióstica llegan al interiorde la sección media del modelo cartilaginoso, se dice que forman un centro de osificación; ello significa que la osteogénesis que comienza en este sitio se extenderá para substituir la mayor parte del modelo cartilaginoso. En este fenómeno, las células osteógenas en proliferación se reúnen alrededor de los restos del cartílago calcificado y se convierten por diferenciación en osteoblastos que depositan sobre ellos substancia ósea intercelular (fig. 15-41). El cartílago calcificado que aún persiste en esta parte del modelo se halla en forma de una red irregular, llena de espacios. Como el primerhueso formado enestazonasedeposita sobre losrestoscartilaginosos, es esponjoso y las trabéculas presentan un centro de cartílago calcificado.
En un corte adecuado teñido con H y E, la figura es hermosa, porque los centros de la matriz de cartílago calcificado se tiñen de azul, en tanto que el hueso que los reviste se tiñe de rosado o rojo (fig. 15-41). Los osteoblastosquecubrenlastrabéculas son azules. Desarrollo del estroma del tejido mieloide y formación de células hemáticas en el mismo. Al engrosarse el hueso subperióstico (el proceso por el cual aumenta la anchura de la diáfisis ósea se describirá en detallemásadelante), no se necesita el sostén brindado por el primer hueso esponjoso que se formó en la porción central de la diáfisis, de modo que experimenta resorción gradual por osteoclastos. Al ocurrir lo anterior, el estroma de tejido mieloide se forma a partir de los componentes de la yema subperiostática como se describe en la página 348 y el estroma, a su vez, es sembrado por UFC circulantes que comienzan a multiplicarse en este medio y forman las distintas líneas de células hemáticas descritas en el capítulo 12; sin embargo, como se señaló, persistenalgunascélulasosteógenas en el estroma de la médula en desarrollo.
HUESO Fig. 15-40.Microfotografía de un hueso metatarsiano en desarrollo de embrión de ratón en una etapa en la cual el cartílago calcificado de la porción central del modelo se está desintegrando, lo que forma espacios. La substanciaintercelular del hueso subperióstico que se está formando alrededor de lapartemedia que el cartílago al cual del modelo se tiñe de color más obscuro cubre. Han crecidocélulasosteógenas y vasos sanguíneoshacia el interior de esta región central, en el sitio de la yema perióstica (flecha). En el medio vascular las células osteógenas están comenzando a convertirse por diferenciación en osteoblastos, que depositarán substancia intercelular de hueso sobre los restos del cartílago calcificado.
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Espacios en el cartílago calcificado en desintegracidn
que esten siendo invadidos por vasos sanguíneos y osteoblastos de la yema peribstica (flecha)
Los términosdiáfisis y epífisis. En estaetapa de desarrollo la porción media de lo que era un modelomacizo de cartílago difiere de los dosextremos cartilaginosos del modelo. La parte media (la diáfisis del hueso futuro) es esencialmente ósea y consiste enunacorteza de huesosubperióstico,conuna cantidad cada vez menor de hueso esponjoso y cantidad suficiente de tejido mieloideen el interior. Esta parte del huesosellama diúfisis, es una palabra griegaque significaalgoentredoscosas y que las separa. Lasdoscapasseparadassonlosextremoscartilaginosos del modelo(fig. 15-42); se llama epifisis (gr. epiphysis, evaginación o excrecencia) porque las dos epífisis son en cierto sentido excrecencias, una en cadaextremo de ladiáfisis. Por ello, en estaetapa
del desarrollo hay una diáfisis ósea con unaepífisis cartilaginosa en cada extremo. Centrodiafisario de osificación. Como el primer centro de osificaciónaparece en un huesolargo en desarrollo a raíz de la invasión de la porción media del modelo cartilaginoso por lascélulasdelayema perióstica, y dado que la porción media del modelo se convierte en la diáfisis del hueso, el primer centro de osificación enun huesolargosellama centro cliafisario o primario de osificación.
Crecimiento ulterior del modelo Los modelos de todos los huesos largos sólo pueden aumentar de longitud por crecimiento intersticial en
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TEJIDOS DEL CUERPO
Periostio
Osteoblastos Hueso neoformado
Fig. 15-41. Esquema de un hueso largo en crecimiento (húmero) de feto deoveja,encorte transversal.Adviértase que las trabéculas del hueso esponjoso central muestran centros de cartílago calcificado; estos centros se tiñen deazul, a diferencia del hueso, que se tiñe de color rosado o rojo con H y E. (Según W. H. F. Addison: Piersol’s Normal Histology. 15a. ed. Filadelfia, J. B. Lippincott, 1932.)
Restos de cartílago calcificado
las epífisis cartilaginosas. En consecuencia, las epífisis de un modelo constantemente se alargarían, a no ser porque el cartílago epifisario que limita con los extremos de la diáfisis ósea madura y se calcifica, y al morir es substituido por hueso, formado a partir de las células osteógenas que lo invaden desde la diáfisis. (Paraevitarduplicación, diferiremos la explicación y las ilustraciones de este proceso hasta describir otra etapa del desarrollo óseo.) Pero, inicialmente,cuando los huesos cortos,como losde los dedos de las manos o los pies (fig. 15-43) terminan de crecer durante su desarrollo, las epífisis cartilaginosas voluminosas (que se muestran en la fig. 15-43) son substituidas casi por completo por hueso a partir de ladiáfisis; sólo persiste un anillo delgado que sirve como cartílago articular. En un sitio inmediatamente subyacente a cada cartílago articular las trabéculas óseas, en lugar de persistir aisladas, forman una estructurade sostén para el cartílago semejante a unaplaca. El cartílagosuprayacentepermanece vivo y es nutrido por el líquido sinovial (articular), que explicaremos. Describiremos lo que ocurre en el desarrollo de los huesos largos, pues difiere en algunos sentidos del de los huesos cortos. Centros epifisariosde osificación. El desarrollo de los huesos largos del cuerpo se complica por la aparición adicional de centros epifisarios de osificación.
En lo que pudiera llamarse la clase más sencilla de hueso largo, aparece un centro de osificación en cada una de las epífisis cartilaginosas. Estas, a su vez, originan con el tiempo una epífisis ósea que, sin embargo, conserva un revestimiento de cartílago articular si participa en la formación de una articulación. El desarrollo de un centro epifisario deosificación es enunciadopormaduracióndecondrocitos en la porciónmedia, y cercade la misma, del extremo cartilaginoso de un modelo. Los condrocitos se hipertrofian y la substancia intercelular que los rodea se adelgaza y calcifica, demodoque mueren los condrocitos. Pronto se forman cavidades y son invadidas (posiblemente desde el lado del modelo) por equivalentes de la yema perióstica que crecieron hacia la diáfisis. El tejido invasor consiste e n capilares y células osteógenas;estasúltimas formanosteoblastosquedepositanhuesosobre los restosde la matriz decartílagocalcificado al igualque en el centrodiafisario(fig.15-44).Mientrastanto,los condrocitos vivientes que circundan esta zona también comienzan a madurar y mueren; el proceso de osificaciónseextiende en todaslas direccionesa partir del centro epifisario(fig.15-44). Sin embargo, la osificación se detiene antes de substituir a tod o el cartílago en el extremo de un modelo. Queda suficiente en los extremos para formar cartílago ar-
HUESO
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epifisis cartilaginosa
hueso subperibstico
médula bsea en desarrollo
Fig. 15-43. Microfotografíaconpocoaumento de unafalange en desarrollo(humana). En estaetapa hay una capagruesade hueso subperióstico alrededor de la parte media, y el cartílago ha desaparecido de esta porción central del modelo, que ahora contiene tejido mieloide. La formación de hueso está avanzando hacia los extremos, pero las epífisis son aún completamente cartilaginosas;sin embargo, seránsubstituidascasitotalmente por hueso dela diáfisis,excepto en los extremosmismos,queserán los cartílagosarticulares del hueso.
diáfisis dsea
Fig. 15-42. Microfotografia con muy POCO aumento de un fémur de conejo en desarrollo. En esta etapa el modelo de cartílago ha sido substituido por hueso excepto en los extremos. El hueso producido por el periostio y yema la perióstica forma la diáfkis. El cartílago que queda en los extremos del hueso constituye las epifisis.
ticular (señalado en la fig. 15-45A). Además, se extiende un disco (placa) de cartílagoa través del hueso entre el derivado de cada centro epifisario de osificación y el derivado del centrodiafisario. Este disco o placa de cartílago que separa el hueso epifisario del diafisario se llama disco O placa epifisario (figs. 15-44 y 15-45A). Persiste hasta que ha terminado el crecimiento longitudinal posnatal del hueso; entonces es substituido por hueso. Tiene gran importancia, pues como explicaremos, esel ímico quepermite que la de un hueso largo aumente de longitud su pleno desarrollo.
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TEIIDOS DEL CUERPO
disco epifisario
centrodeosificaciónen desarrollo enla epífisis
Trabeculasenelladodiafisario delaplacaepifisaria Fig. 15-44. Microfotografíaconpocoaumento del extremo s u p rior de una tibia de gato poco después de aparecer un centro de osificación en la epífisis. El cartílago que queda entre el hueso en formación, a partir del centro epifisario de osificación y el que se forma a partir del centro diafisario constituyen el disco epifisario.
La vía por la cual los capilares y las células osteógenas entran en la porcióncentral deunaepífisis probablemente sea indicada más tarde por el trayecto de los vasos sanguíneos de mayor calibre que se distribuyen en laepífisis. El riegosanguine0 de las epífisis se describirá más adelante en relación con la vascularización de loshuesos.
Crecimiento de los modelos en los cuales han aparecido centros epifisarios de osificación El crecimiento longitudinal ulterior deladiáfisis de un hueso largo depende de que continúe el creci-
miento intersticial de los condrocitos en el disco epifisario. Como las placas epifisarias separan las epífisis que poseen hueso de la diáfisis ósea, el crecimiento intersticial del cartílago de la placa epifisaria (fig. 15-46) constantemente tiende a engrosarla y, en consecuencia, a desplazar el hueso de la epífisis alejándolo del de la diáfisis. El resultado es que aumentala longitud del modelo. Sin embargo, en realidad, el grosor del discoepifisarionoaumenta aunque en é1 ocurracrecimientointersticial;ello se debeaquecontinúan la maduración, la calcificación y la muerte de cartílago, seguidas de reposición por hueso neoformado enel lado diafisario deldisco(fig.15-46). Un errorcomún al describir lo queocurre en la láminaepifisaria es pensarque los condrocitos,situados en hileras, al envejecer sedesplazan hacia abajo por la lámina en dirección de ladiáfisis. En realidad, las células más viejas han permanecido exactamente donde estaban (ver los marcados A y B y la fig. 15-46) y la multiplicación de condrocitos jóvenes en la porción superior ha engrosado el disco porarriba y desplazadola porción superiordela epífisis alejándola deellos y deladiáfisis. Silos condrocitossencillamentedescendieranpor sus hileras enel disconohabríaalargamiento del hueso. Como se muestra en la figura 15-46, hay una carrera constante entre dos procesos (en cierto sentido opuestos) en una lámina epifisaria; a saber: 1) crecimiento intersticial, que tiende a engrosar, y 2) calcificación y muerte ulterior de condrocitos enel lado diafisario del disco; en este sitio, la placa se adelgaza porque es substituida constantemente por hueso. Este fenómenoaumenta lalongituddela diáfisis ósea. La carrera es ganada finalmente por este último proceso, pero sólo después que se ha alcanzado el crecimiento completo en longitud en la vida POSnatal. En esta etapa, cesa el crecimientointersticial en el disco y en el ser humano (no en algunos roedores), la placa cartilaginosa es substituida completamente por hueso de la diáfisis.
Estructura de la placa epifisaria con microscopio fotónico Si se examina con el microscopio fotónico un corte longitudinal de un hueso en crecimiento y se permite que lavista pase por todo el grosor del disco epifisario, desde la superficie epifisaria hasta la diafisaria(fig. 15-47), el cartílago de laplacapresentacuatroaspectosdiferentes; desde la epífisis hastala diáfisisestasregiones,cada una de las cuales se funde imperceptiblemente con la siguiente,
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huesoesponjoso de la epífisis
C:artílago
5lrticular
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\
-
disco epifisario
.
trabeculas de lametáfisis
la
cavidad medular de diáfisis
/
hueso (pálido)
canilago (obscuro)
Fig. 15-45. A, Microfotografía con poco aumento del extremo deun hueso largo en crecimiento de rata. La osteogénesis se ha extendido desde el centro epifisario de osificación de modo que sólo siguen siendo cartilaginosos el cartílago articular por arriba y el disco epifisario por abajo. En e.1 lado diafisario del disco epifisario se observan trabeculas metafisarias que se extienden hacia la diáfisis. B, Microfotografía con mediano aumento de la zona indicada en A , en la cual se aprecian trabeculas sobre el lado diafisario dela placa epifisaria; poseen centros de cartílago calcificado sobre los que se ha depositado hueso. El centro cartilaginoso de las trabéculas antes tenía separacionesentrecolumnas de condrocitos en la placaepifisaria.
son estas: 1) zona de cartílago en reposo, 2 ) zona de cartílago joven proliferante, 3 ) zona de cartílago en maduración y 4) zona de cartílago en calcificación. Estas cuatrozonas se muestran en la figura 15-47. Describiremos sus características y funciones especiales. 1. La zona de cartílago en reposo es inmediatamente adyacente al hueso de la epífisis. Hay condrocitos de dimensiones moderadas dispersos irregularmente en la substanciaintercelular. En algunos sitios, el cartílago de esta zona está separado del hueso de la epífisis por espacios que contienen vasos sanguíneos (fig. 15-47). Esta zona de cartílago no participa en el crecimiento de la placa epifisaria. Sirve, en primer lugar, para anclar la placa al hueso
de la epífisis. En segundo lugar, se ha comprobado que los capilares de los espacios entre esta zona y el hueso (fig. 15-47) son la fuente de los alimentos que por difusión nutren las células de las demás zonas del disco. 2. La segunda zona consiste en células proliferantes jóvenes de cartílago. Suelpn ser delgadas y muchas soncuneiformes. Las células en esta zona están apiladas una sobre otra a manera de pilas de monedas, de modo que forman columnas perpendiculares al disco (fig. 15-47). Enun hueso en crecimiento, entre estas células pueden advertirse imágenes mitósicas. El plano enel cual ocurren mitosis muestra gran variabilidad.Pareceprobable que la disposición en columnas se conserve porque los
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TEJIDOS DEL CUERPO hueso epifisario
hueso epifisario
Fig. 15-46. Esquemas de dos cortes longitudinales de la misma placa epifisaria y de parte de la diáfisis de un hueso largo en crecimiento. El esquema de la derecha ilustra los cambios que ocurren en breve tiempo en las estructuras representadas a la izquierda. El cartílago es gris, el cartílago calcificado punteado y el hueso negro. Los sitios marcados A y B son puntos fijos y permanecen al mismo nivel en los dos esquemas. Sin embargo, obsérvese que el "hueso epifisario" se ha desplazado hacia arriba en el esquema de la derecha y que el nive] de] cartílago calcificado y el hueso también es más alto en el esquema de la derecha. (Ham A. W.: J. Bone Joint. Surg., 34-A:701, 1952.)
fascículos de fibrillascolágenas en lasseparaciones de lasubstanciaintercelularentre las columnassiguen un trayecto longitudinal (Ham). La función de esta zona es la proliferación celular. Es el sitio donde debe producirse un número suficiente denuevas células para substituir a las que mueren en la superficiediafisaria del disco.
3. La tercera zona contiene células de cartílago en diversas etapas de maduración. También estándispuestas en columnas; las más cercanas a la zona de cartílago en proliferación son las menos maduras y las más cercanas a las diáfisis son las más antiguas y maduras (veánse enlafigura 15-47 las diversas zonas de cartílago).
HUESO
481
médula 6sea de la epífisis
hueso de Ia epífisis
zona de cartílago enreposo
zona de cartílago en proliferaci6n
zona de cartílago enmaduraci6n
zona de cartílago en calcificaci6n
trabeculas en desal‘I.o110 de larnetáfisis
Fa.15-47.
Microfotografía de la placa (disco) e p i f i i a en el extremo superior de la tibia (cobayo) (en la cual se muestran las diversas zonas de cartílago en el disco).
Las células de esta zona estaban inicialmenteen la capa en proliferación, pero quedaron atrás cuando las vecinas en el lado epifisario siguieron proliferando y se alejaron. Las células restantes de esta zona madurangradualmente. En esteproceso,crecen y acumulan glucógeno en el citoplasma. Al aumentar de dimensiones ocupan más espacio y por ello expanden longitudinalmente el disco epifisario. La pla-
ca epifisaria enconsecuenciase expandeen el eje mayor del hueso por proliferación de células en la segunda zona y por maduración de células en la tercera. Además, las células de esta zona producen fosfatasa alcalina, como puede demostrarse valiéndose de métodos histoquímicos en cortes (fig. 15-48). AI fundirse esta zona con la siguiente, la substancia intercelular que rodea a las células de cartílago se cal-
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TEIIDOS DEL CUERPO Fig. 15-48. Microfotografía de un disco epifisario y delas trabeculas metafisarias de la tibia de rata teñida histoquímicamente para fosfatasa alcalina. Obsérvese que hay una banda obscura de actividad de fosfatasa en la región de los condrocitoshipertrofiados enla placa y otra en la región de los osteoblastos que invadenellado diafisario del disco. La zonade cartílago calcificado es relativamente pobre en fosfatasa(contienepocas células vivientes). (Morse A. y Greep R. O.: Anat.Rec., 121:193, 1951.)
cificacada vez m6s. Al ocurrir calcificaciónen el cartílago la tercera zona se convierte en la cuarta. 4. La cuarta zona es muy delgada, pues sólo tiene un espesor de una o pocas células de cartílago. Descansa directamente sobre la diáfisis, de manera que es invadida por capilares y células osteógenas queprovienende la misma.
Factores que participan en la calcificación del cartílago en la zona 4 En primerlugar,recuérdese que,aunquepuede haberalgunasvariacionesendistintas especies, los condrocitos de la placa epifisaria en los animales comunesdelaboratorio recibennutrimentosquedifunden "hacia abajo" por la placa a partir de los capilares en la zona 1. Ello se comprueba porque si el disco se separa en el límite entre las zonas 3 y 4 de la diáfisis sigue aumentando de grosor aunque esté apartado de la diáfisis. En realidad, según comprobaron Dale y Harris, el disco se torna todavía m á s grueso que si aún estuviera conectado con la diáfisis (fig.15-64).
En segundolugar, el motivo de queunaplaca epifisaria (conectada a la diáfisis)' conserve un grosor más o menos constante es que si está unida a la diáfisis, la matriz cartilaginosa se calcifica en la zona 4 y mueren las células (fig. 15-47). La matriz de cartílago calcificada restante se disuelve parcialmente por los osteoblastosy en parte es cubiertapor hueso, como describiremos en breve. ¿A qué sedebequeel cartílago enla zona 4 se calcifique? Parece haber tres factores importantes: 1. Las célulascartilaginosashipertrofiadassecretanfosfatasaalcalina(fig.15-48). 2. Los condrocitosliberan vesículas dematriz (VM en la fig.15-49) hacia la matrizcartilaginosa entrehilerasadyacentesdecondrocitos, en el mismo sitio. 3. Los iones calcio y fosfato en la sangre aumentan para el proceso de calcificación en la zona 4 de la placa porque los capilares sanguíneos en la diáfisis crecen en todos los intersticios disponibles en el' cartílago en la parte inferior de la placa (fig. 15-50). Explicaremos cómo el cartílago calcificado de la zona 4 es invadido por los capilares y las células osteógenas.
HUESO
Fig. 15-49. Micrografíaelectrónica en la cual se advierten vesículas de matriz (VM) liberadasde condrocitos (Co) hacialamatriz de cartílago. Obsérvensetambién las fibrillas colágenas de la matriz de cartílago.(Anderson H. C.: en Bourne G . H. (ed.): The Bioche-
mistryandPhysiology
of Bone.
2a. ed., vol. 4, Nueva York, AcademicPress, 1976.)
Fig. 15-50. Microfotografía ( X 500) de parte del ladodiafisario de una placa epifisaria teñida con azul de toluidina. Los capilares,ocupados por eritrocitos, teñidosde obscuro, forman una asa enel centro hacia la placa desde la metáfisis subyacente. Aigunas de estas asas capilares pueden romperse (ver el texto) y liberar los eritrocitoshacia lagunasde laplaca,como indica la flecha.(Serafini-Fracasini A. y Smith J. W.: The Structure and Biochemistry of Cartilage. Edimburgo, Churchill-Livingstone, 1974.)
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TEIIDOS DEL CUERPO
Proceso por el cual la matriz del cartílago calcificado es substituida por hueso en la zona 4 La matriz decartílagocalcificadoexpuestaa la diáfisis enla zona 4 comienza a disgregarsede modo peculiar al ser invadida desde la diáfisis por células osteógenas y capilares. Para explicar lo anterior, debemos diferenciar entre dos clases de separaciones dela matriz enla láminaepifisaria. En primer lugar,hay separaciones muy delgadas entrelos condrocitos en una columna determinada (figs. 15-47 y 15-50). En segundo lugar, como se advierte en cortes longitudinales, hay separaciones muy gruesas de matrizentrecolumnasadyacentes(fig.15-47). Invasión de capilares. Como se observa en lafigura 15-50, loscapilares deladiáfisisinvadenlas columnas de condrocitos desde el ladodiafisario, cuandoloscondrocitos enla zona4 mueren y se disgregan las separaciones entre las que en este momento son lagunas vacías. Los capilares (con eritrocitos obscuros en lafig. 15-50) crecen en forma de asa. A vecesse rompenalintroducirse enlagunas recién vaciadas, de modo que hacia éstas pueden escapar células hemáticas. La flecha en la figura 15-50 muestra un ejemplo. El escapede sangre eneste sitioprobablemente expliqueporquéaquí suele comenzarunaentidad patológica llamada tipo juvenil de osteomielitis (gr. osteon, hueso; myelos, médula), que significa inflamacióndelacavidadmedular.Estaenfermedadpuede surgir enun niñoquehapresentadoinfección en otros sitios del cuerpo, desde las cuales llegan bacterias a la sangre. Este sitio enel lado diafisario de la placa epifisaria deun hueso en desarrollo donde escapasangre por los capilaresparece ser especialmente susceptible para que las bacterias que llegan a la sangre escapen de nuevo y establezcan un foco de infección. Invasión de células osteógenas y osteoblastos. Como se muestra enlafigura 15-46, algunasdelas separaciones dela matrizcalcificadaentre las hileras de célulascartilaginosastambiéndesaparecen. Las restantespronto son cubiertas por hueso(fig. 15-46). Ello ocurreporque lascélulas osteógenas se multiplican y desplazan hacialazonadondese diferencian en osteoblastos que se disponen a lo largo delosrestos de lastrabéculascartilaginosas y las cubren con una capa de hueso (fig. 15-47). Ello origina, en elladodiafisario de laplacaepifisaria, la formación de trabéculasóseas dispuestaslongitudinalmenteconcentrocartilaginoso(fig. 15-45B), el cual se continúa con la substancia intercelular cartilaginosa aún no calcificada del disco(separaciones
Fig. 15-51. A, Radioautografía del extremo de la tibia de la ratacincominutos despuésde inyectar fósforo radiactivo. B. Preparaciónsemejante de rata dos días despuésde la inyección. C, Preparación igual ocho días después de la inyección.Consultar descripción en el texto. (Leblond C. P., Wilkinson G. W., Bélanger L. F. yRobichon J . : Am. J. h a t . 86:289, 1950.)
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do y calcificando en ese momento. Sin embargo, el hueso sigue aumentando de longitud y así no está marcado el hueso nuevo que se añade continuamente (después que se ha "consumido" el fósforo radiactivo)alosextremosepifisariosdelastrabéculas, que se extienden al interior del disco epifisario. En Resumen del mecanismo que aumenta consecuencia, ya se habrá formado una banda imla longitud del hueso portante de nuevo hueso no marcado en este sitio El crecimiento intersticial del cartílago, en el lado dos días después de administrar el fósforo radiactiepifisario de la placa epifisaria aleja a la epífisis de vo (fig. 15-51B). Mientras tanto, el hueso marcado la diáfisis. Pero el discoepifisario no se engruesa de las trabéculas ha experimentado resorción en los extremos libres (diafisarios)delastrabéculas,de porque constantemente se resorbe y substituye por del hueso hueso en la superficie diafisaria. Este hueso nuevo, (modoque lalongitudpromediototal es menorquedosdías que se dispone en lo que parecen ser trabéculas lon- marcadoenlastrabéculas antes. Después de ocho días, todo el hueso marcado gitudinales en los centros cartilaginosos (figs. 15-45 se ha erosionado de las trabéculas debajo de la pory 15-46), aumenta la longitud de la diáfisis. El mecanismo de crecimiento descrito es el zínico cióncentral del disco (fig. 15-51C). En consecuenresponsable del aumento en longitud de la diáfisis. cia, las trabéculasqueseobservanenestaetapa El hueso no puede experimentar crecimiento intersti- (ocho días después de administrar el fósforo radiactivo)consistenenhuesoquese formó y calcificó cial. Sólo puede hacerlo por aposición y, como se durante los ocho días. Por ello, no son las mismas comprueba en la figura 15-46, el huesonuevoque se deposita por "aposición" y explica el aumento de que se presentaban ocho días antes. Sin embargo, la longitud de la diáfisis, se añade en los extremos debe seiialarse que la figura 15-51C, muestra la perdiáfisis en de las prolongaciones del hueso que se extienden sistencia de algo de hueso marcado en la hasta el cartílago; esto aumenta la penetración del desarrollo a cierta distancia debajo del disco epifisario. En el siguiente apartado explicaremos por qué alcartílago y alarga la metáfisis (fig. 15-46). go del hueso que se formó ocho días antes debajo de la periferia del disco epifisario ha persistido y se ha convertido en parte de la diáfisis. Resorción en los extremos diafisarios Debajodelaperiferiadela placa epifisaria, el de las trabéculas destino de las trabéculas es diferente del de las subComolosextremosepifisariosde las trabéculas yacentes a la porción más central. Sin embargo, paóseas en esta zona se alargan constantemente por el ra explicar lo que ocurre a estas trabéculas, se debe discutircómotodounhuesolargocambiade dimecanismodescrito,pudierapensarsequelazona de hueso trabeculado de la metáfisis se alargaría ca- mensiones y aspecto histológico durante el periodo de crecimiento. d a vez más durante el periodo de crecimiento, sin embargo, conserva aproximadamente la misma longitud, excepto en la periferia (fig. 15-45A). Esto significa que con la misma rapidez con que se añade hueso a los extremos (epifisarios) de las trabéculas CRECIMIENTO DEL HUESO COMO UN TODO metafisarias en la zona de calcificación, se resorbe hueso de los extremos libres (diafisarios) que se proEn términos generales, el crecimiento de los yectan hacia la cavidad medular de la diáfisis. En huesos largos que se desarrollan en cartílago depeneste sitio suelen observarse osteoclastos que a menu- de, ante todo, de la capacidad de crecer del cartílago do se envuelven alrededor de los bordes libres de las que persiste como discos epifisarios (o en los extretrabéculas (fig. 15-33). mos), por el mecanismo intersticial mientras en una Con la radioautografía se comprueba que las trade las superficies es substituido por hueso que crece béculas que se observan debajo de la porción por el mecanismo de aposición al mismo ritmo. central del discoepifisariodeunanimal ende1. Los huesos cortos, como una falange, no presarrollo enun momentodadonoson las mismas sentan centros epifisarios de osificación y, en conseque se aprecian vanos días despuiu. Como se observa cuencia, su crecimiento longitudinal se debe a crecien la figura 15-51A, una sola inyección de fósforo miento intersticial del cartílago en los extremos, el radiactivo administrada a un animal será fijada y , en cual es substituidoporhuesoapartir del centro consecuencia, marcará el hueso que se está forman- diafisario de osificación, de la misma manera que el
entre las columnas). De esta manera las trabéculas óseas neoformadas quedan unidas firmemente a la substancia del disco cartilaginoso.
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TEJIDOS DEL CUERPO Fig. 15-52. Esquema en el cual se ilustran las superficies donde estádepositándose o resorbiéndoseel hueso durantelaremodelación en los extremos de huesos largos en crecimientoconextremos ensanchados. (Ham, A. W.: J. Bone Joint. Surg., 34-A: 701, 1952.)
cartílago es substituido en el lado diafisario de una placa epifisaria (fig. 15-43). Lo que queda del cartílago cuando ha terminado el crecimiento longitudinal se convierte en el cartílago articular. 2. En los huesoslargos en los cuales aparecen centrosepifisarios de osificaciónyque por ello tienen discos epifisarios, el crecimientointersticial del cartílago de la parte de las epífisis que se convierte en el cartílagoarticularpermiteúnicamente aumento de las dimensiones de las epífisis y no crecimiento de la diáfisis. El cartílagoarticularpuede producirengrosamientode la epífisis. ytambién aumento de la longitud,comoexplicaremos en el capítulo siguiente.
3. En los huesos largos que poseen discos epifisarios, el crecimiento intersticial del cartílago en los discos no ayuda al crecimiento de l a s epífisis después que éstas están razonablemente bien desarrolladas. Cuando se ha desarrollado adecuadamente una epífisis, el cartílago del disco epifisario ya no es substituidopor hueso en el lado epifisario, sino únicamente en el diafisario(fig.15-47). Las diáfisis de muchos huesos largos se expanden a manera de embudo al acercarse a las epífisis (fig. 15-52). En consecuencia,muchoshuesos tienen un diámetro bastante mayor en lasregionesmetafisarias que en la porción media (fig. 15-52) (la met6fisís es la parte de la diáfisis que en un hueso en creci-
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miento consiste en trabéculas óseas que tienen centros de cartílago y es directamente adyacente al ladodiafisario del disco epifisario).Comopuede advertirsealcomparar los ladosizquierdoyderecho de la figura 15-52, el sitio que es ocupado por la porción metafisaria expandida de la diáfisis, a lo largo del eje longitudinal del hueso, al seguir alargándose el hueso, será ocupado ulteriormente por la porción tubular y bastante más angosta de la diáfisis. Ello significa quealcontinuar el crecimiento longitudinal debe disminuir el diámetro de la parte de la diáfisis que se expande después, en cualquiermomento. Ello exige queseresorbahueso constantemente del exterior de la porción expandida (dondeabundanosteoclastos),yque se deposite constantemente en la superficie interna para que se convierta en la diáfisis más angosta. Explicaremoscómo se deposita hueso en la superficie interna de la porciónexpandidademodoquepuedaresorberse en la superficieexterna sin debilitar la estructura ósea. Por qué lo que parecen trabéculas aisladas en realidadsonlasparedesdetúneles.Fundándoseen corteslongitudinalesdeunhuesoencrecimiento, las trabéculasdela metáfisis semejanestalactitas que cuelgan del lado diafisario de la placa. Sin embargo, si se hacen cortes transversales de la metáfisis de mamíferos grandes cerca de la lámina, se advertirá que sólo los extremos libres de las trabéculas son semejantes a estalactitas. Cerca de la placa, las estructurasqueencorteslongitudinales tienenaspecto de estalactitas, vistas en corte transversal resultan estar conectadas entre sí para formar una red a manera de panal con espacios que son el interior de los túneles (fig. 15-53). Explicaremos por qué las trabéculas óseasneoformadas(que tienen centrocartilaginoso) parecen estar aisladas entre sí en los cortes longitudinalesy,en los transversales,formanuna red esponjosa. En la zona de cartílago en maduración las células cartilaginosas están dispuestas en hileras longitudinales separadas entre sí por tabiques de substancia intercelular. Si esta área se visualiza tridimensionalmente, será patente que las hileras de células están contenidas en túneles longitudinales y que las separaciones de substancia intercelular entre las hileras de células son las paredes de estos túneles. Cuando las células decartílagoen el túnelmadurany muerenen el extremodiafisario, las tabicaciones más delgadas entre los túneles tienden a desintegrarse y de esta manera los túneles que tienen una célula deanchura se fusionanconotrosde las mismas dimensiones para convertirse en conductos comparativamentegrandes,como se advierte en el corte
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longitudinal de la figura 15-46. Estos túneles son invadidos desde la diáfisis por células osteógenas, osteoblastos y capilares. Los osteoblastos se alinean a los lados de los túneles y depositan hueso en su superficie (fig.15-46). En consecuencia,enuncorte longitudinal, la pared entre dos túneles adyacentes se presentará como trabécula con un centro cartilaginoso cubierto a cada lado por una capa de hueso (fig. 15-53Ay 8 ) . Dicho de otra manera: el hueso que se observa cubriendo el centro cartilaginoso de las trabéculas en los cortes longitudinales es el que en corte transversal se aprecia revistiendo los túneles en el cartílago (fig. 15-53B). Los osteoblastos que revisten las trabéculasdeloscorteslongitudinales también son los que tapizan el interior de los túneles que se observan en cortes transversales. Asimismo, los capilares y las células osteógenas que ocupan los espaciosentre las trabéculasenloscortes longitudinales son el contenido de los túneles que se ven en corte transversal. Cómo se forma la diáfisis de hueso compacto con sistemas de Havers bajo la periferia de la placa. En el lado diafisario de la porción más central del disco epifisarioporloregularsólo se depositaunasola capa de hueso dentro de los túneles cartilaginosos. En consecuencia, las trabéculas observadas en corte longitudinal en esta zona son angostas. Sin embargo, en la periferia del disco se depositan capas sucesivas de hueso dentro de los túneles de mayor calibre que se han formado por la fusión de pocos túneles más angostos (fig. 15-52). Ello disminuye la luz de estos túneles de mayor calibre y las varias capas de hueso depositadasen ellos producen unaspectolaminar en las paredesengrosadas. Las capas sucesivas de huesodepositadasdentrode los túneles dependen deoleadassucesivasdecrecimientoporaposición que resulta de que las células osteógenas que revisten el túnel proliferan y se diferencian en osteoblastos, que forman nuevas capas de hueso dentro del túnel. Por último, tras depositarse varias capas, el túnelquedareducidoaunconductoangostoque posee por lo menos un vaso sanguíneo, algunos osteoblastos o células osteógenas y a veces un linfático. Esta disposición de un conducto con capas concéntricas de hueso que los rodean, como señalamos, se llama sisternu de Huuers u osteón (fig. 15-56). Los sistemas de Havers son las unidades básicas de la estructura del hueso compacto (denso). Cada uno posee uno o dosvasossanguíneosen el conducto que brindan líquido tisular para nutrir los osteocitos en las laminillas circundantes. Como explicamos, el número de laminillas que pueden contener los sistemas de Havers está limitado por la distancia en la cual el mecanismo de conductos puede nutrir los os-
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TE1lDOS DEL CUERPO
Fig. 15-53. A , Esquemaqueilustra la forma en quelastrabéculas enun corte longitudinalde un extremo de un hueso en crecimiento tienen aspecto de estalactitas. B, Observadas tridimensionalmente, las llamadas trabkulas cerca de la placa epifisaria representan paredes de tímeles. C, Esta microfotografia muestra la metáfisis de un hueso en crecimiento en corte transversal cerca de la placa epifisaria. Puede advertirse que las llamadas trabeculas en realidad son las paredes de túneles y quetienen centro de cartilago calcificado (obscuro). Los túnelessellenan de la periferiade la placaparaformar sistemasde Havers (hueso compacto dela metáfisis).
teocitos; esta distancia, claro está, no esmuy grande; de aquí que porloregular un conducto de Havers está rodeado por menos de media docena de laminillasconcéntricas(fig.15-56). Un sistema de Havers (osteón) puede desarrollarse únicamente porque un túnel es llenadodesde el interior por capas concéntricas de hueso. Así pues, un sistema de Havers tiene el carácter deun tubo óseocon paredesgruesas y luz muy angosta. Sin embargo, si se juntan lado a lado tubos corrientes, quedanentreellos hendiduras. El hueso compacto, aunque suele estar constituido por sistemas tubulares de Havers dispuestos longitudinalmente, no muestra estas hendiduras; cabe preguntarse cómo se han llenado. Como el primer hueso compacto que se forma debajo de la periferia de un disco resulta de que un túnel cartilaginoso es llenado por hueso, lashendidurasentrelossistemas de Havers que seforman de esta manera inicialmente están ocupadas por cartílago (fig. 15-538 y C). En consecuencia, enladiáfisis de un hueso muy joven en crecimiento suelen observarse fragmentos irregulares de cartílago (fig. 15-52). Cualquier estudiante que desee comprender adecuadamente el crecimientoóseodeberecordar quecada uno de estosfragmentos de cartílago incorporados en la diáfisis del hueso y situados entre los sistemas deHaversfueronparte deuna separación entrehileras de célulascartilaginosas en laplaca epifisaria, y algo después se convirtieron en el
centrocartilaginoso de lastrabéculasmetafisarias debajo de laperiferia dela placa. En las diáfisisde huesos viejos, lashendiduras entre sistemas de Havers adyacentes llegan a ser ocupadas por las que se llaman laminillas intersticiales de hueso. Se aclarará por qué no hay cartílagoentre lossistemasde Haversenel huesoviejo(fig. 15-56) alestudiar cómo aumentalaanchura delasdiáfisis óseas.
COMO AUMENTA LA ANCHURA DIAFISIS OSEAS
DE LAS
Un huesolargoaumenta de anchuraporque se añaden nuevas capas dehueso a la superficie externa de ladiáfisispor el mecanismo de aposición, al tiempo que se resorbe hueso en la superficie interna de la diáfisis. El resultado neto de estos dos fenómenos simultáneos es que, aunque la diáfisis en general seensancha,las paredes no seengruesan excesivamente, y las dimensiones delacavidad medular aumentangradualmente. Ello tambiénsignificaque elhueso de la diáfisis de un adultono esel mismo que formó la diáfisis delhuesoenla niñez, el cual experimentóresorción desde el interioralañadirse nuevohueso en el exterior de ladiáfisisdurante el periodo de crecimiento. Ladiáfisis de un hueso aumenta de anchura por el mecanismo de aposición(figs.15-15 y 15-16). La
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(fig. 15-55, 3). Ello convierte al surco que separaba losdos plieguesen un túnel. Como el surco estaba revestido de periostio con células osteógenas, osteoblastos y vasossanguíneos,eltúneltienelosmismos elementos. Como se advierte en la figura 15-55, 4, 5 Y 6 , laproliferacióncontinua de célulasosteógenas que revisten el túnel, y s u diferenciación ulterior en osteoblastos y osteocitos,hace queeltúnelse convierta en un sistema de Havers. De esta manera, se añaden nuevos sistemas de Havers debajo del periostio en la periferia de una diáfisis joven en crecimiento activo. Al disminuir el ensanchamiento delhuesola SUperficie de ladiáfisisse torna más lisa. Entonces, el crecimientoporaposiciónqueocurre debajo del periostio tiende a añadir capas uniformes, lisas en la superficie deladiáfisis (fig. 15-56) quese llaman laminillas circunferenciales porque tienden a rodear todaladiáfisis. Sin embargo, si continúa el creciFig. 15-54. Microfotografía con poco aumento del radio de un perro en crecimiento (corte transversal). Adviértame los pliegues miento en anchura después que se han formado, los y surcos longitudinales en lasuperficie perióstica (arriba). Los sistemasde Havers pueden substituirlas mediante pliegues estáncubiertosporosteoblastos y los surcos revestidos canales longitudinales queseforman por corrosión por los mismos. Se están desarrollando sistemas de Havers en toen las superficiesdeladiáfisis por la acción de OSdo el grosor de la diáfisis. teoclastos. Cuando un canal longitudinal se torna lo suficientementeprofundo,las células osteógenas y los osteoblastos del periostio lo revisten y las células capaosteógena de estamembrana,depositahueso dela superficie le forman unaespeciede techo y 10 nuevo debajo del periostio. Sin embargo, si se exa- convierten en túnel. Este túnel, después, es ocupado mina un corte transversal de un hueso joven por la desde el interior por osteoblastos que provienen de diáfisis queaumenta de anchura, se advertirá que las células osteógenas que depositan laminillas sucegran parte del hueso nuevo que lo forma, constituye sivas de hueso. De esta manera, elhuesoque origisistemas de Havers. Se haexplicadoquelossistenalmenteconsistía en laminillascircunferenciales o mas de Havers siempre seformancomoresultado el de cualquierotradisposición puede sersubstide que los túneles (no obligadamente cartilaginosos) tuido por sistemas de Havers. En este caso, las hense llenandesde el interior.Asípues,cabe pregun- diduras entre los sistemas de Haversocupadaspor tarse cómo los túneles óseos, que ulteriormenteselo quesellamanlaminillas intersticialesserían los rán llenados desde el interior, se forman debajo del restos delas laminillascircunferencialesprevias. periostio de un hueso joven en crecimiento. Incorporación de los vasos sanguíneos derivados Un estudio breve de la periferia de un corte trans- del periostio en la diáfisis en crecimiento de los versalde una diáfisisen crecimientoactivo deun huesos; carácter delos conductos de Volkmann. Al animaljoven muestra cómoocurrelo anterior. La continuarlosprocesosdedepósito y resorción óseos, superficie de la diáfisis no es lisa y presenta una se- durante el periodo de crecimientoel hueso dela rie depliegueslongitudinales separados por surcos diáfisis original por último experimentará resorción (figs. 15-54 y 15-55). Lascélulas osteógenas y los completa enlassuperficies externaeinterna dela osteoblastos del periostiocubrenlapartesuperior diáfisis,respectivamente, de modo queladiáfisis de los plieguesque se extienden hasta el fondode llega a estar formada exclusivamente por hueso que los surcosinterpuestos. En estesitio, el periostio seha depositado debajo del periostiodurante el tambiénposeevasossanguíneos(fig. 15-55, I ) . LOS periodo de crecimiento.Dado que cada sistemade túneles longitudinales se forman de esta manera: las Havers quese formaabajo del periostio lo hace células osteógenas del periostio que cubren los alrededor de un vaso(fig. 15-55), al continuar el pliegues proliferan y algunas se convierten por dife- crecimiento en anchuralosvasos sanguíneosde la renciación en osteoblastos que depositanhueso, de diáfisis pareceríanhaberestadoantes enel periosmodoquegradualmente seextienden los pliegues tio y haberse incorporado enelhueso conforme'se acercándoseunoal otro (fig. 15-55, 2 ) hasta unirse cubrieron los canales enloscuales se encontraban. superficie peri6stica
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TEIIDOS DEL CUERPO
/-S-
EI periostio hueso forma &$$$i, pliegues ¡; para In/. tornarlos más altos
1
de hu-eso túnel, del dentro
5
lascélulasendósticas ensistemadeHavers
lo convierten
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6
Fig. 15-55. Serie de esquemas tridimensionales que muestran cómo los surcos longitudinales en el exterior de la diáfisis de un hueso en crecimiento son cubiertos para formar túneles, y cómo éstos son ocupados por sistemas de ósea a la periferia de la diáfisis. Obsérvese la forma en Havers y se incorporan para aportar algo de substancia que los vasos sanguíneos periósticos quedan incorporados para contribuir al riego sanguíneo de la diáfisis.
Sin embargo, el techo quese forma sobre cada canalno es completo; quedaun orificio enel sitio donde el vasoperióstico desciende hacia la canaladura.Alañadirsea la superficiesistemassucesivos de Havers los formadosinicialmente quedan cada vezmás profundos, de modo quelosque inicialmente eran orificios enel techo delos conductos se alargan para formar conductos dispuestos en ángulo abierto,a menudo inclusoperpendicular,con res-
pectoa lossistemas de Haversdel periostio. Los conductos quede estamanera llegan atransportar vasosperiósticosa los conductos de Havers dela diáfisisdehueso compacto se llaman conductos de Volkmann (fig. 15-56); por la manera en que se forman, a diferencia de los conductos de Havers no están rodeados por laminillas concéntricas. De laexplicación del crecimiento en anchura de un hueso, pudiera suponerse que la mayor parte del
Capa fibrosa delperiostio Capa osteógena del periostio
Laminillas circunferenciales externas
I Lagunas que contienen osteocitos
Linea de cernentación
rninillas intersticiales
revestirnientt endóstico
Fig. 15-56. Esquematridimensional enel cualse observa el aspecto en torts transversalylongitudinal de los componentes que constituyen la corteza de la diáfisis de un hueso largo. Hay muchos más sistemas de Havers en larelaciónentre los vasos la cortezaque los mostrados. El esquema indica las distintasclases delaminillasy sanguíneos del periostio, los conductos de Volkmann, los conductos de Havers y lacavidadmedular. Como se usa aquí, el nombre vasos sanguíneos incluye arterias, venas y capilares. Los conductos de Volkmann forman ángulos abiertos (a veces prácticamente perpendiculares) con los sistemasde Havers.
riego sanguíneo dela corteza de la diáfisis de un los osteoblastos suelen cubrir la superficie externa y hueso completamentedesarrollado proviene del pe- revestir la interna alisándolas al añadir algunas lariostio.Sin embargo, la circulación es más compli- minillas circunferenciales más o menos definitivas cada de lo que parece, como explicaremos. llamadas laminillas circunferenciales externas e inLaminillas circunferenciales deHavers e intersti- ternas (figs. 15-25 y 15-56). En ciertosentido,son ciales. AI alcanzar el hueso su espesor completo,como lascapas finales que aplica un yesero a las pa-
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TEIlDOS DFL CUERPO
redes de una habitación. Entre las laminillas circunferenciales externaseinternas la diáfisis del hueso consiste en sistemas de Havers formados por laminillas de Havers (figs. 15-258 y 15-56). Las hendiduras entre éstas (laminillas intersticiales) son las porciones restantesdelaslaminillascircunferenciales externas o de sistemas de Havers antiguos (figs. 15-25B y 15-56). Desde luego, hay infinitamente más sistemasdeHavers en la pared de la diáfisis quelas mostradas en un esquemasimplificado(fig.15-56). Por este motivo, debe estudiarse cuidadosamente la microfotografía de un corte transversal de la corteza de un huesolargo(fig. 15-258).
REMODELACION DEL HUESO La remodelación del hueso sólopuede lograrse por resorción ósea en las superficies y por añadidura en las mismas. La remodelaciónocurre en distintascircunstancias. Ya describimos la que se observa cuando los huesos largos crecen en longitud y anchura; termina cuando el hueso tiene la formay las dimensiones características del adulto. Como explicamos, el tejido óseo de un adulto no es el mismo que se observa en el hueso de unniño,porquedurante el crecimiento este último experimenta resorción completa. Esta clase de remodelación a veces se llama estructural. También ocurre remodelación estructural en relación con el aumento del uso o el cambio del uso que se da a un hueso determinado. La formación de más hueso nuevo, o el cambio de alineación de las trabéculasdehuesoesponjoso,incluso del huesocompacto, de la diáfisis, puede ocurrir para mejorar la capacidad de la estructura ósea para soportar peso o alguna clase nueva de esfuerzo. No se ha dilucidado cómo la necesidad de función aumentada o modificada puede producir resorción en algunas áreas y neoformación de hueso en otras. Sin embargo, 10 que se sabe es que la función de un hueso guarda relación muy intima para regir la estructura microscópica.Porejemplo: si se pone en reposounhueso que se utiliza mucho, la cantidad de tejido óseo disminuyenotablemente, lo cual se llama atrofia por falta de w o . Además de la remodelaciónestructural hay otra clase a veces llamada remodelación interna; se necesita porque los sistemas de Havers en el hueso compacto o las trabéculas del hueso esponjoso no duran toda la vida de un adulto. Siempre están experimentando resorción algunos sistemas de Havers o parte
de los mismos y se forman nuevos en los túneles debidoa la resorción.Ocurre remodelacióninterna porque el hueso no dura toda la vida; al igual que muchos otros tejidos, debe renovarse constantemente, pero no con tanta rapidez como los otros. Hay muchos motivos para que el tejido óseo no duretantocomopudiera esperarse fundándoseen su aspecto macroscópico. En primer lugar,. el sistema de conductos que nutre a las células del hueso compactono es muy eficaz. Cualquieraquecomprenda la histología del hueso y cómo son nutridos los osteocitos esperaría que parte de los sistemas de Havers,particularmente los másalejadosdelos conductoscentrales,sufran deficiencia nutricional y, en consecuencia, que mueran los osteocitos en estas partes más alejadas de los sistemas. Ello plantea el problema de lo que ocurre con el hueso muerto, esto es, el huesocalcificadoen el cual las lagunas estánvacíasporque lososteocitosquecontenían mueren y sufren lisis, y las lagunas contienen únicamente restos picnóticos de osteocitos muertos. Partes de los sistemas de Havers donde los osteocitos han muerto pueden persistir largo tiempo si están rodeados completamente por sistemas de Havers en los cuales aún hay hueso vivo. En consecuencia, no es raro observar en el hueso compacto lagunas vacías,particularmenteenlaslaminillasintersticiales. El probablemotivodelapersistencia del hueso muerto en estos sitios es que cualquier mecanismo que pueda producir resorción no llega a ellos. Pero, si el hueso muerto queda expuesto al contenido del conducto de Havers, esto es, a los capilares y las células hemáticas que poseen, en particular monocitos, estos últimos pueden formar osteoclastos y el hueso muerto experimenta resorción. De esta manera, se forman las llamadas cavidades de resorción (fig. 15-57) dentro de la substancia ósea que suelen ser cavidades tubulares alargadas cuyo destino normal en el adulto sano es que después de haber sido limpiadas por osteoclastos de manera muy semejante a como un odontólogo asea una cavidad dental antes de obturarla (fig.15-57),lascélulasosteógenas se alinean alrededor de la superficie interna de la cavidad y forman osteoblastos. En las figuras 15-58 y 15-59 se muestra el aspecto de una cavidad de resorción al ser ocupada por nuevas capas sucesivas de hueso. El límite entre el borde de la cavidad. de resorción, que de esta manera se convierte en la frontera del nuevo sistema de Havers, y el hueso nuevo del sistema puede diferenciarse en la mayor parte de los cortescomunesporuna línea de cementación (fig. 15-59); además, hay otra línea que puede descubrirse y que se llama lhea de frontera o frente de calcifica-
mada. También se advirtió que algunas substancias fluorescentes podían inyectarse en animales para marcar los sitios donde estaba ocurriendo calcificación; para este finse han empleado tetraciclinas; ello exige examinar los cortes valiéndose de microscopio de fluorescencia. Los resultados obtenidos por estos métodos indican que la remodelación ocurre en diferente medidaen distintos huesos y también en el mismo hueso. Fundándose en estudios en perros hechos con métodos más nuevos, cabe suponer que el índice anual con el cual se substituye el hueso de la corteza de un hueso largo está entre 5 y 10% . (Ver detalles en Harris y Heaney .)
Fig. 15-57. Microfotografía deuna cavidad de resorción de un
hueso, probablemente en corteoblicuo. Lascélulasvoluminosas obscuras son osteoclastos; su actividad explica los bordes socavados de la cavidad.(Cortesía de C. P. Leblond.)
ci6n (fig. 15-59, no marcada); esta línea se observa entre lo que parece ser la última capa de substancia intercelular orgánica formada enel nuevosistema de Havers y la capa que se formó antes y que se ha calcificado(consúltese la fig. 15-20). El motivo de que se forme esta línea es que, al originarse un sistema de Havers, se necesita algo de tiempo para que cada capa de substancia intercelular orgánica depositada se calcifique; en consecuencia, en m nuevo sistema la ultima capa que se forma, la adyacente a la luzdel sistema,durante un tiempo no precisado permanece sin calcificar, etapa durante la cual se llama tejido osteoide o prehueso. Aunque al estudiar cortes transversales de hueso es comparativamente fácil advertir cavidades de resorción en desarrollo y nuevos sistemas de Havers que se están formando, es difícil percatarse de cuánto duran estos sistemas o cuánto se necesita para que se formen nuevos; dicho de otra manera, los estudios corrientes brindan pocos datosacerca del índice de recambio de los sistemas de Havers.Sin embargo, se dispone de métodos de marcado que permiten demostrar hueso nuevo según se forma o calcifica, y su empleo puede precisar cuánto hueso nuevo se forma durante el tiempo que el marcador está disponible en la circulación.Se puede emplear calcio o fósforo radiactivos para marcar el mineral óseo que se deposita cuando cualquiera de estas substancias se presenta en la circulación. Puede emplearse un aminoácido radiactivo, por ejemplo, la prolina, para marcarla matrizorgánica neofor-
COMO ALGUNOS FACTORES NUTRICIONALES Y METABOLICOS PUEDEN AFECTAR A LOS HUESOS EN CRECIMIENTO Y A LA ESTRUCTURAOSEA DEL ADULTO La zona de crecimiento de un hueso largo es el segmento que incluye la placa epifisaria que está siendo substituida por hueso y la región de las trabéculas que se forman debajo de la placa que tienen
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Fig. 15-59. Esquema en el cual seilustracómoseformaun osteón(sistema deHavers) y que explica por qué el anillo de osteoblastos que revisten la cavidad de resorción previa, observada en la figura 15-58 quedaseparada del huesoporunacapa de material que se tiñe pálidamente. Como se advierte enla derecha, esta substancia es tejido osteoide(prehueso), llamada así porque su matriz no se ha calcificado. Enla periferia deestacapapálida una línea limítrofe(frentede calcificación) señala el sitiodondesedeposita inicialmentemineral. Más lejos, las líneas de cementaciónindican dónde comienzan a depositarse nuevascapasdehuesosobrelos restos del antiguo. A la izquierda seadvierteunosteóncompletamente formado. (Cortesía de Leblond C. P.)
centro de cartílago calcificado. Las metáfisis de los huesos en crecimiento son sitio de gran actividad anabólica. La proliferación de células osteógenas, su diferenciación en osteoblastos y la síntesis de matriz orgánica del hueso en este sitio requieren abundante síntesis de colágena, proteoglucanos y glucoproteínas. Por toda esta actividad anabólica, debe ser patente quecualquier deficiencia nutricional o alteración metabólica que afecte la síntesis de proteínas, incluso de carbohidratos, puede manifestarse rápidamente por alguna alteración del cuadro de crecimiento en esta zona. Además, la zona de crecimiento es un sitio donde se depositan muy rápidamente sales de calcio enla matriz orgánica neoformada. El crecimiento normal deun hueso depende en esta zona de que la calcificación sea normal, al igual que la síntesis de proteínas. En estado normal, los dos fenómenos, la síntesis de substanciasorgánicasy la calcificación dela substanciaintercelular orgánica, están sincronizados. Es importantepercatarse de que el crecimientonormal del hueso depende de dos procesos que, en términos generales, actúanarmónicamente
entre sí y que los factores que afectan los procesos anabólicos no sonlos mismos que afectan el fenómeno de calcificación y viceversa. En seguida, como la zona de crecimiento es un sitio de gran actividad, es muy sensible a cualquiertrastornometabólico que pueda ocurrir enun individuo en crecimiento y como resultado deuna alteración metabólica puede modificarse rápidamente el cuadrohistólogico. La primera pregunta que debe plantearse es qué proceso se afecta más, la síntesis de los componentes orgánicos del hueso o la calcificación de la substancia intercelular orgánica. Para ilustrar que el trastorno de cada uno de estos procesos se manifiesta en distintas clases de cuadroshistológicos en la metáfisis, reseñaremos ejemplos de alteración de 1) la síntesis de los componentes orgánicos del hueso y í!) la calcificación de su substancia intercelular orgánica. l. Escorbuto. Quizá el ejemplo más impresionante de trastorno de la síntesis de material orgánico en la metáfisis se observe enel escorbuto, enfermedad que pueda afectar tanto a adultos como a niños en crecimiento, aunque en 10s primeros, en quienes ya
no está ocurriendo crecimiento en las metáfisis, las manifestaciones óseas aparecen más lentamente y en relación conlaconservación del hueso y de otros tejidos conectivos. La enfermedad se origina fundamentalmenteporlaincapacidadde las células del tejido conectivo para producir substancias intercelulares. El padecimiento fue la más seria amenaza para la vida y el bienestar de los marinos en viajes largos (en los que se observó que aparecía a menudo una vez que se agotaban las patatas); la posibilidad de un brote de escorbuto siempre pendía sobre la cabeza de los exploradores polares y, en realidad, en los primerosdíasde la colonizacióndelaregiónseptentrionaldeAmérica del Norte, el escorbutofue tanfrecuente y graveen los largosinviernosque maravillaque alguienhubiesepermanecido ahía menos que estuviese obligado a hacerlo. Con el tiempo se comprobó que el escorbuto no aparecía en niños y adultos si la dieta incluía suficientes frutas y vegetales frescos y que el suplemento alimentario de zumo de limón impedía la enfermedad. Sin embargo, durante largo tiempo se supuso que el padecimiento era causado por un agente positivo dealguna clase (porejemplo,aireviciado o alimentosdescompuestos)y,enconsecuencia,que las frutas y los vegetales frescos de alguna manera impedíanqueesteagentedesconocidotuviesesu efecto dañino. Sólo en el siglo xx se tornó patente que las enfermedades podían ser causadas por falta de algo. Por ejemplo, los factores alimentarios esenciales que hoy llamamos vitaminas, y que el escorbuto dependía de falta de vitamina C. Aunque la deficiencia en vitamina C afecta el metabolismo de diversas clases de células en el cuerpo, la acción es particularmente manifiesta en la zona de crecimiento de un hueso largo. En especial, los osteoblastos son incapaces de sintetizar y secretar los componentes orgánicos de la matriz ósea normal. El resultado neto es que, con una dieta insuficiente pero no carente por completo de vitamina C, la metáfisis del extremo superior de la tibia de un cobayo por ejemplo (los cobayos, al igual que el ser humano,son sensibles a la hipovitaminosis C; muchos animales elaboran su propia vitamina), muestra poca actividad anabólica (fig. 15-60). Se torna lento el crecimiento de la placa epifisaria y en la diafisaria casi no hay formación de nuevo hueso (fig. 15-60). La suspensióncasicompletade la formaciónde substancia intracelular ósea hace que la diáfisis del hueso sea muy delgada (fig. 15-60). En consecuencia, la placa epifisaria, que carece del sostén de las trabéculas óseas subyacentes, y la diáfisis, se fracturan fácilmente.
Fig. 15-60. Microfotografíaconpocoaumentodeparte del de un cobayo sometidodurantesemaextremosuperiordelatibia nas a una dieta pobre en vitamina C para que ocurriera escorbuto.Obsérvese la formacióninadecuadadetrabéculas enel lado diafisario dela placaepifisaria(inmediatamenteporarriba del centro) y, como resultado, la placa no es apoyada por el número apropiado de trabéculas. La formación dehueso para ladiáfisiscasi ha cesado enla metáfisis, por lo cual esmuy delgada (6ngulo inferior derecho) y se rompefácilmente. (Ham, A . W. y Elliot H. C., Am. J. Pathol., 14:323, 1938.)
Sin embargo, el proceso de calcificación no es alteradopor el escorbuto. La pocamatrizorgánica que se forma se calcifica intensamente. A s í , pues, el escoburto es un estado en el cual el defecto estriba en la actividad anabólica relacionada con la síntesis de substancias intercelulares orgánicas. 2. Raquitismo. El mecanismode la calcificación depende de que el producto de Ca x P en la sangre y el líquidotisularen las cercanías del hueso o el cartílago en calcificación sea suficiente para permitir que ocurra calcificación. Se ha comprobado que la calcificación no ocurre normalmente en la zona de crecimiento de los huesos de un lactante siel producto obtenido al multiplicar el número de miligra-
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mos de calcio por 100 m1 de suero por el número de miligramos de fósforo por 100 m1 desangre disminuye por debajo de un valor determinado. Debe advertirse que la disminución del calcio o el fósforo en lasangrenotrastornaobligadamentelacalcificación; el producto delasdos concentracionesdetermina si continuará la calcificación o si no lo hará. El esqueleto en crecimiento de unpiño en estado normalabsorbeabundantefosfatocálcico,lo cual exigequela dieta posea suficientecalcio y fósforo. Además,paraqueestos mineralessean absorbidos hacia la sangre esindispensable un suministroadecuado de vitamina D. Sila &eta del lactante presenta deficienciasdecualquiera de estosfactores esenciales, o de todosellos, el producto Ca X P en la sangre puededisminuir hastaserinferiora la concentración mínima necesaria para la calcificación en la zona de crecimiento, de lo cual resulta el estado llamado raquitismo. El cambiomástempranoes queaunquecontinúa el crecimientoy sigue sintetizándose matriz orgánica, calcificación la del cartílago casi cesa en los discosepifisarios. Sila substanciaintercelular que rodea las célulasmaduras en esta zona no esimpregnada por mineral, estas células no quedan aisladas de lanutrición. En consecuencia, no mueren como lo harían en circunstanciasnormales,sino siguen viviendo.Deelloresultaque, como continúa el crecimiento en la zona decrecimientode los discos,losepifisariosse toman más gruesos quelos normales (fig. 15-61). Como la calcificación no se suspende por completo, sino ocurre en algunos sitios en el lado diafisario del disco, el engrosamiento de la placa tiende a ser irregular(fig.15-61).Mientrastanto, los osteoblastossiguen depositandosubstanciaintercelularorgánica enla metáfisis,peroéstano se calcificadebidoal bajo productoCa X P. Este nuevotejido, durante el tiempo que permanece sin calcificar, sigue siendo tejido osteoide (fig. 15-61). Además parecería como si lososteoblastos del periostio de la región de las metáfisis de alguna manera advirtieran que la calcificaciónno seestáefectuandonormalmente, pues aumentan sus actividades y depositan abundante tejido osteoide de la región metafisaria inmediatamente subyacente al periostio (fig. 15-61, tejido osteoide subperióstico). De esta manera, lasregiones metafisarias se abultan; los abultamientos producidos en los extremos en crecimiento de las costillas del niño enfermooriginan lo quesehallamado"rosario raquítico". Los cambios que ocurren en las zonas de crecimiento delhueso enel raquitismo sedeben aque continúa el crecimiento pero es insuficiente la calcificación. Por este motivo, el trastorno del metabo-
lismo delosminerales causaraquitismo más grave en un niño que creceactivamenteque enquien no lohace. La substanciaintercelular mal calcificada del hueso que caracteriza raquitismo al puede doblarsealsoportarpeso. En consecuencia, los niños raquíticos tienden a ser zambos. La carencia de vitamina D es la causa habitual del raquitismo. El trastorno es más frecuente en países fríos donde hay poco sol. En el ser humano, la vitamina D es elaborada por efecto de la luz solar sobre la piel, como se explicará enel capítulo 20.
Efectos de los trastornos del metabolismo sobre los huesos de los adultos Los defectosnutricionalesymetabólicosse advierten enlas metáfisis de huesos en crecimiento mucho más rápidamente que en los huesos de adultos. Sin embargo, como se ha descrito, hay recambio de hueso esponjoso y compacto durante toda la vida.Partes de los sistemas antiguos de Havers mueren, aparecen túnelesde resorción y en ellos se forman nuevos sistemas deHavers paraproducir los túneles. En algunos individuos el esqueleto no se conserva adecuadamente. Al igual que en los niños, ello puededependerde estadosque no permitenla calcificación adecuada delhueso neoformado (mantenimiento), o de insuficiencia de laformación de matriz ósea orgánica. Explicaremos brevemente dos ejemplosparailustrarloanterior. Osteomalacia. Este estadoqueocurre en adultos aveces se llama "raquitismodeadultos". El hueso que se forma para mantener el esqueleto no se calcifica adecuadamente. En algunas poblaciones que viven con dieta insuficiente, particularmente deficiente en calcio o vitamina D , la anomalía puede ser frecuente.Sinembargo, tambiénpuede ocurrir en poblacionescondietarazonablementebuena,porque los individuos padecen defectosmetabólicos que trastornan la absorción o la excreción de minerales, o porquelavitamina D no tiene sus efectos metabólicosnormales,por un motivo o porotro. Osteoporosis. Es un trastornorelativamentefrecuente del esqueleto que ocurrecuandolossujetos envejecen. En este caso, el defecto no esqueel hueso neoformado no se calcif ique adecuadamente. Resultaprincipalmente de queno se produce Suficiente matriz ósea nueva para equilibrar el aumento de la resorción ósea que ocurre en este estado. Como consecuencia, la masa ósea total del cuerpo disminuye cada vez más. Explicaremos un método histológicoimportanteparainvestigarosteomalaciay osteoporosis.
Fig. 15-61. Microfotografía con poco aumento de parte del extremo superior de la tibia de una rata sometida a dieta con producto Ca X P bajoparaqueocurriera raquitismo. Como la calcificación no puede efectuarse adecuadamente, los condrocitos en la placa más tiempo, de epifisariaviven lo cualresulta que laplaca se engruesa (teñida de obscuro inmed i a t a m e n tpeoarr r i bdae l centro). Sonpatentes trabéculas irregulares de tejidoosteoidedebajo del cartílago (subyacente a la y aprecia se placa epifisaria), abundante tejidoosteoide subperiósticoen la metáfisis enel lado izquierdo. (Este es un ejemplo de raquitismo grave por carencia de fósforo.)
Microrradiografia. El advenimiento de esta técnica hapermitidoconocerlaconcentración de sistemas de Havers en la corteza de un hueso, la magnitud en la cual se calcifican las distintas laminillas en un sistema de Havers y el grado enel cual están calcificadosdistintossistemas de Havers en un corte de hueso.Debenemplearse,claroestá,cortes nodescalcificados; se han preparado de diversas maneras mediantelijado o por inclusión especial de huesos calcificados en la cual se practicancortesdelgados con microtomos fuertes especiales. Pueden emplearse métodos aún más complicados. Los cortes se colocansobre una películacubiertaporemulsiónfotográfica de granofino y en contactodirectocon
ella. La preparación se expone (con el lado del corte hacia arriba) a rayos X muy blandos de una fuente especial,los cuales atraviesan el cortedependiendo de la cantidad de calcio que se presenta en distintas partes. La películarevelada es unamicrorradiografía del corte y muestra el número y las dimensiones de los sistemas de Havers y la magnitud en la cual sus distintaspartes están calcificadas. La microrradiografía puede compararsecon el corte de la quese tomó observándola con el microscopio. De esta manera, el aspectohistológico puede relacionarsecon los sitios de distintasdensidadesindicados en la microrradiografía. En la figura 15-62 se presentan tres microrradiografías de cortes transversales de
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Fig. 15-62. Microrradiogratías de cortes no descalcificados de la porción media de la diáfisis del fémur de sujetos de distintasedades. A, Sujeto de 7 años de edad; la ilustraciónindica el recambiorelativamenterápido del hueso, normal para esta edad: se advierten muchos túneles de resorción y sistemas neoformados de Havers (cuyo que, por ser hueso es más obscuro que el de los sistemas más antiguos y por ello más intensamente calcificados, más densos, tienen aspecto blanco en la ilustración). B, Sujeto de 25 años: hay poca indicación de recambio de 10s sistemas. Casi no se observan túnelesde resorción y la mayor parte de los sistemas están bien calcificados y tienen densidad semejante. C, Sujeto de 85 años de edad; se advierten dos datos característicos de l o s huesosde esas personas, a saber: 1) hay muchos túneles de resorción, lo cual indica aumento de la misma, y 2) las capas nuevas de hueso que comienzan a llenar algunos de los túneles están poco calcificados (más obscuras que el hueso bien calaficado). En consecuencia, los huesos de los ancianos tienen más hueso de poca densidad que los adultos jóvenes.(Cortesía de J. Jowsey.)
huesocortical de sujetos de distintaedad. La interpretación está en el pie de la figura, de debe leerse cuidadosamente. RIEGO SANGUINE0 DE UN HUESOLARGO Primeroexplicaremos un huesolargo cuyo crecimientohaterminado. Las placasepifisarias han cumplido su cometido y han experimentadoresorción, de modo que no hay barrera entre la cavidad medular de la diáfisis y las de la epífisis. ¿Cómo se incorporan en un hueso tres conjuntos de vasos sanguíneos? El estudiodel desarrollo de un hueso largo facilita comprender que hay tres maneras por las cuales los vasos sanguíneos se incorporan enun huesolargoaldesarrollarse. 1. Arteria y vena nutricias. En primerlugar, se recordará que después que lascélulas osteógenas al lado deun modelo cartilaginoso de un futuro hueso estáncomenzandoaformar una cortezaóseaalre-
dedor(fig. 15-39), una yema perióstica (fig. 15-40) seabrepaso enla substancia del cartílago para entrar en é1 donde está formándose la cavidad. Los vasos sanguíneos de la yemase tornan cada vezde mayor calibre al seguir creciendo el hueso y, con el tiempo, se convierten en la arteria y vena nutricius del hueso. En algunos huesos (porejemplo, el fémur) se forman de esta manera arterias nutricias en más de un sitio, pero en otros (por ejemplo, la tibia) sólo hay una. Como describimos alhablar del tejidomieloide, la arteria (o arterias) nutricia brinda sangre a la médula ósea. Las ramas arteriales, a pesar de irrigar la médula, se distribuyen en granpartedela diáfisis ósea. Después, cuando ha terminado el crecimiento deun hueso largo y las placas epifisarias han experimentadoresorción, no haybarreracartilaginosa entre la médula de la diáfisis y de las epífisis de un hueso largo, de modoque los vasossanguíneos de ladiáfisis pueden anastomosarsecon los delaméduladelasepífisis cuyo origen explicaremos.
Fig. 15-63. Esquema en elcual se ilustraque donde una epífiiis está cubierta por completo por cartílago articular ( A ) (derecha), los vasos sanguíneos deben entrar en ella atravesando el pericondric en la periferia de la placa epifisaria. Esto los hace susceptibles a la roturaalocurrir desplazamiento epifisario. En cambio, donde la epífisis sólo está parcialmente cubiertapor cartílago articular (B) (izquierda), los vasos sanguíneos entran de modo talquepueden ocurrir separaciones sin dafio vascular grave. (Dale C. G. y Harris W. R.: J. Bone Joint Surg., 40-8;116,1958.)
Cartílago articular
2. Vasos metafisarios. Para comprender cómo llegan estos vasos a la cavidad medular del hueso es útil volver a estudiar la figura 15-52. Debe señalarse que alrededor del extremo ensanchado del hueso los espacios entre las trabéculas inmediatamente pordebajo de las periferia dela placa epifisaria se extienden hacia el periostio que recubre la parte ensanchada dela diáfisis. En estosconductoshayvasos sanguíneos del periostio que se extienden a la placa epifisaria.Pero,cuando ha cesado el crecimientoy la placaepifisariaexperimentóresorción,estosvasos sanguíneos pueden pasar directamente a la cavidad medular de la epífisis, que está en libre comunicación con la cavidad medular de la diáfisis, por lo cual pueden anastomosarse con ramas de los vasos nutricios. 3. Vasos periósticos. La anchura dela diáfisis de un huesolargoaumentacuando los capilares del periostio se profundizan sucesivamente en cada nuevo sistema de Havers que se añade al exterior de la diáfisis y que, al profundizarse sistemas sucesivos, los vasos conservan su conexión con los periósticospor virtud de los conductos de Volkmann (figs. 15-55 y 15-56). Por la manera en que estos vasos son incorporados en la diáfisis deun hueso pudiera suponerse que brindaríanel riego sanguíneo principal de lacortezadiafisaria.Peronoparece ocurrirasí. La observación de DeHaas y Macnab de que una uena nutricia en general tiene menor calibre que la arteria nutricia de la que es satélite pudiera hacer sospechar que el hueso compacto de la diáfisis no recibe sangre principalmente de los vasos periósticos, lo cual hizo pensar que gran parte de la sangre que entra en el hueso por la arteria nutricia debe salir del mismo por unavena que no sea la nutricia. Los estudios de Brooksindican que en lu-
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Placa
gar de que la sangre fluya hacia dentro desde el periostio, a través de la corteza del hueso, lo hace en direcciónopuesta,estoes,lasangre dela arteria nutriciapasa,medianteanastomosis, al sistema de vasos situados en los conductos de Havers por la corteza deun hueso largo; lasangre sale por estos vasos para salir del hueso por los vasos periósticos. Pareceaceptado, en general, queen circunstancias normales por lo menos los dos tercios internos de la corteza reciben riego sanguíneo de la arteria nutricia y que sólo en algunossitios los vasosperiósticos aportan un volumen importante de sangre para los sistemas de Havers corticales. Sin embargo, en caso de haber lesión del abastecimientomedular,como pudiera ocurrir en fracturas o en operaciones en las cuales se raspa parte de la cavidad medular, parece probable que los vasosperiósticos puedan brindar más nutriciónala corteza queen circunstancias normales. De lo anterior se desprende que es muy importante conocer el riego sanguíneo deun hueso largopara quienes se dedican a la cirugía ortopédica o reconstructiva y que se justifica investigar más a fondo las consecuencias de distintas lesiones o intervenciones quirúrgicas. Riego sanguíneo de las epífisis de huesos largos. El riego sanguíneo de las epífisis y lasplacas epifisarias tiene gran interés en relación con algunosproblemas en niños en crecimiento.Dale y Harris distinguen dos clases de epífisis en los huesos en crecimiento. En la primera, el cartílago articular se continúacon elde laplacaepifisaria (fig. 15-63A) y en la segunda noocurreasí(fig.15-63B). En el primer caso los vasos sanguíneos que se distribuyen en laepífisistienenque pasar por el sitiodondeel cartílago de la placa epifisaria se continúa con el
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Fig. 15-64. Microfotografía dela placa epifisaria del radio de conejo 10 díasdespués deseparar laepífisis, juntacon la placa epifisaria,de la diáfisis.Adviértase que lalínea deseparación (cerca dela parte inferior) ocurreatravés dela zona decélulas hipertrofiadas. Durante el periodo quesiguió a la separación, la grosor, lo cualcomprueba que placa ha aumentadomuchode recibía la nutrición desde la epífisis por los vasos ilustrados en la figura 16-65.(Dale G. G. y Harris W . R.: J . BoneJoint Surg.,
40-8:116, 1958.)
cartílago articular para llegar a la cavidad medular de la epífisis. En la segunda clase de disposición, que se muestra en la figura 15-638, los vasos sanguíneos no tienen que atravesar por el cartílago articular ni el de la placa epifisaria para entrar en la epífisis; en cambio, atraviesan el tejidosemejantea pericondrio que cubre un lado dela epífisis; estas dos clases de epífisis se comportan de manera diferente si ocurre separaciónepifisaria. A veces ocurren separaciones epifisarias en niños a causa de accidentes.Cuando una fuerza cortante o de otra indole produce separación, ésta suele ocurrir en la zona de células cartilaginosas maduras hipertrofiadas de la placa, como se muestra en la figura 15-64, pueses la porción más débil. Si lo anterior acontece en una epífisis del tipo ilustrado en el lado derecho ( A ) de la figura 15-63, los vasos sanguíneos que atraviesan el cartílago en el extremo de la placa probablemente se rompan. Sin embargo, si la separación ocurre en el tipo ilustrado en el lado
izquierdo (8)dela figura 15-63, la epífisis conserva el riego sanguíneo. Harris yHobsondemostraron que la epífisis femoral superior esdel tipo ilustrado en el lado derecho dela figura 15-63, y que la separación de una epífisis de esta clase por métodos experimentales origina muerte del fragmento despegado. Sin embargo, Daley Harris demostraron que una epífisis del tipo ilustrado a la izquierda de la figura 15-63 puede despegarse sin que ocurra muerte de la placa epifisaria (fig. 15-64). Además, el despegamiento experimental de esta clase de epífisis brindó datos valiosos acerca de la fuente de la cual reciben nutrición las células en proliferación de la placa epifisaria, como explicaremos. Riego sanguíneo de la placa epifisaria. Como el lado diafisario de una placa epifisaria posee abundantes asas capilares dispuestas entre las trabéculas óseas en formación, que se introducen en la zona de cartílago en calcificación del disco, pudiera pensarse que estos capilares de origen diafisario (arteria nutricia) pueden ser capaces de brindar la nutrición necesaria para la división celular que ocurre hacia el ladoepifisario de la placay para la síntesis de la substancia intercelular que ocurre en relación con los condrocitos enuna placa en crecimiento. Sin embargo, como seha destacado, la calcificación de la substancia intercelular del cartílago lo torna mucho menos capaz de servir como medio para la difusión. por lo cual los nutrimentos tendrían gran dificultad para introducirse desde los capilares diafisariosatravés de la zona de cartílagocalcificado para llegar a la región de células en proliferación. Además, la inspección de la figura 15-47 demuestra que en el lado diafisario de la capa de hueso epifisario que apoya sobre la placa epifisaria, en la zona marcada cartílago e n reposo, hayconductos que contienen capilares. Han sido estudiados pormétodos de inyección por Salter y Harris, una de cuyas preparaciones se muestra en la figura 15-65; se advierten ramas de los vasos epifisarios que atraviesan el hueso dela epífisis para regar la zona de células de cartílago ”en reposo” de la placa. Dale y Harris demostraron que los nutrimentos de estos capilares difunden por el resto de la placa para abastecer las células de las diversas capas vivientes;observaron que si permanece intacto el riego sanguíneo de las epífisis, las placas epifisarias pueden separarse de la metáfisis (y en consecuencia de los vasos sanguíneos metafisarios) pero siguen aumentando de grosor (fig. 15-64). Estos experimentos, y otros. más, comprueban claramente que el cartílago dela placa epifisaria, por lo menos en los animales utilizados en estos experimentos, tiene los nutrimentos que necesita para el crecimiento desde el lado epifisario, y
Fig. 15-65. Microfotografía de un corte longitudinal de plala ca epifisaria y de parte de la epífisis de un hueso largo en crecimiento de conejo. Las arterias que se distribuyen en la epífisis se inyectan con substancia opaca. La ilustración demuestra que los vasos de la epífiiis atraviesan el huesosituadoentrela méduladela epífisisy la placaepifisariaparabrindarnutrimentosalborde epifisariode la placaepifisaria. Comose advierte enla figura 15-64, estos vasos pueden conservar la viabilidad del crecimiento laca sise separa dela diáfisis.(Salter R. M. y Harris W. R.: J. BoneJoint. Surg. 45-A: 587, 1963.)
probablemente de manera fundamental de los vasos de pequeño calibre observados en los conductos situados inmediatamente sobre el ladodiafisario del hueso de la epífisis ilustrados en las figuras 15-47 y 15-65. También pueden difundiralgo de nutrimentos desdela periferia de la placa. Sin embargo, Kember y Sissonshansugerido,fundándose en sus estudios de placas epifisarias de niños, que el mecanismo de nutrición en este sitio puede ser algo diferente del apreciado enlos animales de laboratorio empleados paraestudiar este tema. Vasos sanguíneos de los sistemas de Havers (osteones) del hueso compacto. La disposición de los sistemas de Havers en el hueso compacto es muy compleja, puesto que los viejos son substituidos por nuevos en la remodelación lenta que ocurre durante la vida.Cohen y Harrishicieron un estudiotridimensional de lossistemas de Havers y sus anastomosis en el hueso compacto, y proporcionandetalles acerca de las dimensiones y el trayecto que siguen. Los vasossanguíneos de sistemasadyacentes de Havers, por la forma en que se incorporan dentro de nuevossistemasañadidos al interior del hueso (a saber,por vasosderivados del periostio que sonrodeadas por capassucesivas de nuevo
hueso),constituyen una red anastomosada que conecta con vasos de la médula y del periostio. En términos generales, los vasos de los sistemas de Havers siguen un trayecto más o menos paralelo a la diáfisisdel hueso. De acuerdo con su cercanía a los vasos de mayor calibre en los cuales nacen o en los cuales drenan,varían en número y dimensiones. En algunos hayarteriola y vénula como se advierte en la fig. 15-66 donde la pared del conducto está revestida de células osteógenas. Sin embargo, en otros casos sólo se observa un capilar enel sistema de Havers (fig. 15-67). (En este sitio cabría esperar que el conducto de Havers estuvierarevestido por el citoplasma de célulasosteógenas,peroello no se aprecia en la fig.15-67,probablementeporque los métodos de fijación y descalcificación usados para preparar cortes comunes de hueso para microscopio fotónico no son adecuados para conservar estos detalles. Los métodosutilizadosparaprepararcortes para ME (fig. 15-66) más detalles.) Como los vasos en los sistemas de Havers siguen un trayecto más o paralelo a la de un hueso largo, al ser cortados (como cuando ocurre
Fig. 15-66. Micrografíaelectrónicade un conducto de Havers en la cualseadviertequeestárevestidoporcélulasde la serie ósea. Algunas son osteógenas; otras se es?án convirtiendo por diferenciación en osteoblastos(adviértanse las prolongaciones citoplásmicasqueseextiendenhacia los conductillos). Enel conductotambiénhay una arteriola (arriba,centro) y una vénula (centro). (Cortesía de S. C. Luky y C. T. Simon.)
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una fractura), los cabos abiertosprontosoncerrados por mecanismos hemostáticos; cesa entonces la circulaciónhasta un sitio donde se anastomosan. Entre este sitio y el foco de fractura los osteocitos en el hueso compacto carecen de nutrimentos y mueren, lo cual significa que hay hueso muerto en los dos lados de la fractura hasta donde los vasos de Havers se anastomosan entre sí, como mencionaremosalexplicar las fracturas.
CONSOLIDACION DE LA FRACTURA SENCILLA DE UN HUESO LARGO En una fractura simple el hueso se rompe en dos partes,cada unade las cuales se llama fragmento. Además, el periostio suele desgarrarse y losfragmentos se desplazan de modo que los extremos no están en aposiciónperfecta. En consecuencia, suele ser necesario reducir las fracturas, esto es, los fragmentos se alinean, generalmente por manipulación, de modo que los extremos rotos queden en aposición y se restablezca la alineación del hueso. El hueso se inmovilizapara mantener en su sitio los elementos anatómicos generalmente por enyesado.
Fig. 15-67. Microfotografía ( X 800)de un conducto de Havers de radio de perro que contiene un solo capilar de grueso calibre. El aspecto punteado de la matriz ósea depende de que las proloncortado gacionesde los osteocitos en los conductillossehan transversal y oblicuamente.(Ham A. W . J . BoneJoint Surg., 34-A: 701, 1952.)
Por un motivo o por otro quizá deba reducirse una fractura con operación abierta y unirse los dos fragmentos por un aditamentometálico. En estas circunstancias, el proceso de consolidación, como explicaremos, quizá difiera algo del que explicaremos inicialmente. Efectos inmediatos de la lesión. Hay daño directo e indirecto de los tejidos,pero no sólo se rompe el hueso sino que se desgarran los tejidos blandos relacionados con él (fig. 15-68). Se rompen los vasos sanguíneos que atraviesan la línea de fractura y los del tejidoblandoadyacente. Cuantomayor sea el desplazamiento, más vasos sanguíneos se romperán y sangraránhacia el foco de fractura y alrededor del mismo; en breve se forma un coágulo en el foco de fractura y en las inmediaciones (fig. 15-68). La segunda clase de lesión causada por una fractura es indirecta;losvasos sanguíneos y losconductos de Havers siguen un trayecto más o menos longitudinal en el hueso, de modo que todos son desgarrados en la línea de fractura y cesa en ellos la circulación en formaretrógrada hasta donde se anastomosan con otrosvasos de Havers. Como lasanastomosis entre vasos de sistemas de Havers adyacentes probablemente no sean muy abundantes, la circulación cesa en los vasos de Havers cierta distancia a cada lado de la línea de fractura. Ello produce muerte de los osteocitos de los sistemas de Havers a cierta distancia en cada lado de la línea de fractura; y se manifiesta por lagunas vacías(vease fig. 15-68, hueso muerto). La lesión de los vasos sanguíneos también explica la muerte de algo de tejido perióstico y de la médula Ósea a cada lado de la línea de fractura. Sin embargo, como estos dos tejidos tienen mejor riego sanguíneo que el hueso mismo, el perióstico y el medular mueren en una distancia menos grande acada lado de la línea de fractura que el hueso (fig. 15-68). El hueso muerto suele identificarse porque 10s OSteocitos muertos experimentan lisis; en consecuencia, en lamayor parte de ellos las lagunas, por 10 menos después de unos días, parecen vacías(figs. 15-68, 15-69 y 15-70). Los osteocitos a veces se tornan picnóticos(obscuros y redondeados). Después de dos días, la línea irregular de separación entre el hueso muerto (con lagunas vacías) que se extiende a ambos lados de la línea de fractura y el hueso viviente(cuyas lagunas contienen osteocitosnormals)más lejos dela línea de fractura sueleidentificarse como en las figuras 15-68, 15-69 y 15-70. La distanciaa partir de la línea de fractura en la cual el hueso muere comoconsecuencia dela interrupción del riego sanguíneo difiere segúnel sitio de la fractura y el hueso afectado.
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Fig. 15-68. Esquema de un corte longitudinal de una costilla de conejo, enla cual una fractura ha consolidado durante dos días.Consultarexplicación enel texto. (Ham, A. W . : y Harris W . R.: en Bourne C. H.(dir.): The Biochemistry and Physiology of Bone. 2a. ed., vol, 4, pág. 338. Nueva York. AcademicPress, 1971.)
Etapas iniciales de la reparación El callo. La fracturaexperimentareparaciónpor crecimiento de tejido nuevo alrededor de los extremos de losfragmentos y entre ellos;estetejido nuevo, que tarde o temprano forma un puente entre los fragmentos y los une (figs. 15-68, 15-69 15-70), se llama caffo. Algunasexplicaciones dela consolidación de fracturas se complicaninnecesariamente al utilizar nombres como callo provisional, callo pasajero, callo puente y callo permanente. Estos nombres sugieren que hay distintos callos en diferentes etapas y que cada uno es substituidopor otro. En realidad, lo queocurre esque sólo se desarrolla un callo, y, como cualquier estructura ósea,
experimentaremodelación al crecer. Sin embargo, hay una clasificación útil paradescribirlaformación de callo, a saber: el callo que se forma alrededor de los cabos de los fragmentos óseos es el callo externo y el que se forma entre los extremos de los fragmentos dehueso y entre las cavidades medularessedenomina callo interno (fig. 15-71). Origencelular del callo. El mejormétodopara investigar elorigencelular de) tejido del callo consiste en estudiarcortes de fracturas de costilla en consolidación. Puede fracturarse una costilla, en el conejo anestesiadoconlos dedos (sin necesidad de incisión) y durante la consolidación las costillas adyacentesactúancomo férulas paralafracturada. Valiéndose de un grupo de conejosy de preparar
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Fig. 15-69. Esquemas de cómo se forman los collaresperiósticos, se acercan uno aotro y se fusionan enla consolidación deuna fractura. También se ilustran la formación del callo interno y cómo las trabeculas se adhieren a los fragEl huesoviviente de mentosóseosoriginales. los fragmentosoriginales se muestradecolor gris pálido, las porciones muertas en color gris obscuro y el nuevo hueso de los callos externo e interno en negro. En el callo externo, el cartílago está punteado de claro y las células osteógenas en proliferación se representanporpuntos negros.Consultardetalles en el texto.
cortes de una costilla fracturada endías representativos, enun lapso deunas dos semanas, puede vigilarse la reparación dela fractura día a día. Los cortespracticados en los dos primeros días despuésde lafracturamuestranquelascélulas de lascualesdependelareparaciónóseadefinitivahan comenzado a proliferar;laproliferaciónmáxima observada en estaetapatemprana esenla capaprofundadel periostio, cerca del sitio de fractura, pero no directamente sobre el mismo. Esta capa se torna gruesa (fig. 15-68) porque enlas célulasosteógenas hay proliferación activa(fig.15-15). El engrosamiento delas célulasosteógenas despegala capa fibrosa del periostioalejándola del hueso. En los primerosdíaslascélulasosteógenas querevistenla
cavidad medular también comienzan prcliferar, a pero el engrosamiento de esta capa es menor que el de lacapaosteógena del periostio(fig. 15-68). En los días siguientes, continúa la proliferación de células osteógenas enlasregiones periósticayendóstica, pero las células en la capa profunda del periostio muestranla actividad mayor; proliferan con tanta rapidez queprontoforman un collarneto alrededor de cadafragmentocerca de las líneasde fractura (figs. 15-69, am’ba, y 15-70).Además de proliferar, en esta etapa las células muestran signos de diferenciación.Cuandolascélulasosteógenas comienzan aproliferar despuésde una fractura, los capilaresentreellas también proliferan,perono parecen crecer tan rápidamente como las células os-
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Fig. 15-70. Esquema de un corte longitudinal de costilla de conejo en la cual ha estado consolidando una fractura durante una semana. Consultar detalles en el texto. (Ham, A. W. y Harris W. L. en Bourne G. H. (ed.):The Biochemistry and Physiology of Bone. 2a. ed. vol. 3, pág. 338. Nueva York, AcademicPress, 1971.)
teógenas. En consecuencia, las células osteógenas situadas más profundamente en los collares (más cercanas al hueso) se diferencian en presencia de riego sanguíneo; por ello, se convierten en osteoblastos y forman nuevas trabéculasóseas en la región (figs. 15-17,15-69 y 15-70). Las nuevas trabéculas que surgen son adheridas firmemente a la matriz ósea del fragmento, aunque el hueso del mismo esté muerto(fig. 15-69). Las células osteógenas en l a s porciones más superficiales del collar (las más alejadas del hueso) parecen crecer tan rápidamente que los capilares del periostiono pueden mantenerse al paso de ellas. Cuando estas células osteógenas se di-
ferencian, deben hacerlo enun medio novascular, por lo cual tienden aconvertirse en condrocitos y, en consecuencia,aparececartílago en las porciones externas de los collares (figs. 15-17, 15-69 y 15-70). La cantidad de cartílago que se forma en el callo depende, a nuestro juicio, de qué tan rápidamente crece el tejido del callo; si lo hace muy rápidamente, los capilares parecen ser incapaces de mantenerse al paso, de modo que las porciones más externas son vasculares y cartilaginosas. Sin embargo, si el tejido del callo se desarrolla más lentamente, los nuevos capilares proliferan con el mismo ritmo que las células osteógenas, de manera que estas últimas se diferen-
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huesonuevo
coayulo
callo externo
muertohueso
capas fibrosa
callo interno
Fig. 15-71. Esquema de un corte longitudinal de costilla de conejo enel cual una fractura ha estado consolidando dos semanas.Consultarexplicación enel texto.(Ham A. W. y Harris W. L.: en Bourne C. H. (ed.): The Biochemistry and Physiology of Bone. 2a. ed. vol. 3, pág. 338. Nueva York, Academic Press, 1971.)
cian enun medio vascularyformanhueso. Puede haber otros factores que influyenenla cantidad de cartílago quese forma, por ejemplo, especie y movimiento. Cuando los collares queresultandel crecimiento y la diferenciación de células osteógenas de la capa profunda del periostio están bien desarrollados, suelen mostrar tres capas que se confunden entre sí (figs. 15-69 y 15-70). La capa más cercana al fragmento consiste en trabeculas óseas pegadas al hueso;la segunda capa(intermedia)estáformada porcartílago,que seconfunde imperceptiblemente con lasporciones más externas de lastrabéculas óseaspor un lado, ycon la capa más externa del callo por la otra. La tercera capa (externa) consiste
encélulas osteógenas en proliferación. Lafusión de estas capas entre sí se advierte netamente en la figura 15-17. Los collares siguen creciendo, principalmente por proliferación de células osteógenas en la capa externa y en menormedidaporcrecimientointersticialde cartílago en lascapasmedias. El crecimiento que ocurre enlos collares los torna más gruesos y hace que sobresalgan uno hacia el otro. Tarde o temprano los collares de los dos fragmentos se unen y fusionan(figs.15-69y 15-70); cuandoestoocurre, se ha producido unióndelos fragmentos. También se logra unión en la cavidad medular porque las trabéculasque se desarrollan en estesitioforman un puente (figs. 15-69, abajo). En breve, el cuadrohisto-
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lógico de la fractura en consolidación se parece al ilustrado en la figura 15-71. Destino del cartílago. El cartílago que se desarrolla enun callo en estado normal es temporal, al igual que en los modelos embrionarios de los futuros huesos, a la larga es substituido por hueso. Las células de cartílago más cercanas al hueso neoformado maduran y la substancia intercelular que las rodea se calcifica, de modo que mueren. La región en la cual ocurre lo anterior se observa en forma deuna línea en V enun corte longitudinal de una fractura en esta etapa de consolidación (fig. 15-7l). AI calcificarse, el cartílago es substituido progresivamente por hueso; ello torna cada vez más agudo el ángulo de la V. Por último, el cartílago es substituido por hueso de tipo esponjoso. Debe observarse que las trabéculas de hueso que substituyen al cartílago calcificado tienen centros de cartílago enel lado diafisario de la placaepifisaria.Además, comienza la hemopoyesis en los espacios de este hueso esponjoso por virtud de la UFC en la circulación. Remodelación del callo. Para comprender el proceso de remodelación es importantepercatarse de que las trabéculas de hueso que se formancerca de los fragmentos originales se adhieren firmemente aellos. Como también conectan entre sí, se forma un puente entre los dos fragmentos por una red esponjosa (fig. 15-69,abajo). Además, es importante advertir que los osteoblastos al crear nuevas trabeculas pueden depositar la matriz sobre regiones muertas de los fragmentos (al igual que en partes vivientes), de modo que de esta manera las trabéculas nuevas de hueso se unen firmemente aquí y allá al hueso muerto. Sin embargo, entre estas trabéculas hay espacios que contienen capilares,y la matriz de hueso muerto es corroída lentamente por osteoclastos (excepto donde las nuevas trabéculas se fijan al mismo). Después, los osteoblastos se desplazan a los espacios que se han profundizado en la matriz del hueso muerto por esteproceso y depositan en ellos hueso viviente. De esta manera, elhuesomuerto por último es substituido casiporcompleto por hueso viviente nuevo. En esta etapa, el callo externo es una masa fusiforme de hueso esponjoso alrededor de los dos fragmentos donde seha resorbido gran parte del hueso muerto. Para esta etapa, también se ha formado un callo interno (fig. 15-69) que tiene dos partes continuas entre sí. En primer lugar, en la médula de cada fragmento se desarrollan nuevas trabeculas de hueso a partir del endostio que reviste la cavidad medular y de las células osteógenas de la médula misma. Como se muestra en la figura 15-69, las trabéculas de un fragmento conectan con las del otro. En segundo
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lugar, el callointerno también se formaentre los extremos de los fragmentos. En la costilla de un COnejo, que tiene corteza muy delgada, ello se origina de las células osteógenas de las superficies externas del hueso que crecen profundamente hacia el espacio entre los dos fragmentos y también a partir de células endósticas de la cavidad medular que crecen afuera enel espacio entre los dos extremos óseos, para formar entre ellos hueso esponjoso (fig. 15-69, arriba y abajo). Conforme el cartílago del callo es substituido por hueso, y después, cuando el callo tiene hueso esponjoso, el callo experimenta remodelación gradual. Ya hemos descrito cómo el hueso esponjoso puede convertirse en compacto. Lo mismo ocurre enel hueso esponjoso entre los dos fragmentos y alrededor de la periferia inmediata. Ello da resistencia al hueso en este sitio y, en consecuencia, las trabéculas en la periferia del callo ya no son necesarias para brindar resistencia, por lo cual experimentan resorción gradual. Por último, puede restablecerse la línea original del hueso tan adecuadamente por este proceso que el sitio de fractura ya no puede palparse ni advertirse en la radiografía como engrosamiento óseo. Consolidación de fracturas de hueso concorteza gruesa. El estudio de consolidación de fracturas de la costilla de conejo brinda material magnífico para observar las etapas principales enla consolidación; sin embargo, la corteza de la costilla del conejo es muy delgada, porlo cual no se advierte netamente la participación de las células osteógenas de los conducfos de Havers (fig. 15-66) que ocurre en la consolidación de huesos gruesos que contienen abundantes sistemas de Havers. En consecuencia,para advertir lo que ocurre en la consolidación de fracturas de los huesos largos grandes del ser humano, también debe estudiarse la curación de fracturas de huesos en el ser humano o en animales grandes de laboratorio. Si se tratan sin operación valiéndose de enyesado, se forma callo externo y la consolidación es muy semejantea la de la costilla del conejo, excepto que a s u debido tiempo crecen células osteógenas y capilares hacia la brecha entre los extremos descubiertos de los segmentos apartir de los conductos de Havers que contribuyen a formar la parte del callo interno que se desarrolla entre las cortezas de los fragmentos. Sin embargo, con la fijación rígida de una fractura obtenida al unir los fragmentos firmemente entre sí por operación abierta, los conductos de Havers se convierten en la parte más importante del callo. Consolidación de fracturas de huesos con corteza gruesa, después de fijación rígida. Estudios experimentales en perros y animales grandes, en los cuales
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la diáfisis de un hueso concorteza gruesa se cortó transversalmente por un método que permite que los extremos de los dos fragmentos sean lisos y Io bastante uniformes para colocarlos en aposición directa, y que se mantienen rígidamente en la misma durante el periodo de consolidación, se advirtió que se formaba poco callo externo. Sin embargo, como explicamos, las células osteógenas y las células endoteliales de los capilares mueren en cierta distancia a partir dela línea de fractura porque la circulación de los capilares se interrumpe en sentido retrógrado hacia un sitio donde los capilares en los conductos se anastomosanconvasosfuncionales. De manera análoga, los osteocitos enel hueso alrededor de los conductos de Havers cerca de la línea de fractura mueren, de modo que la línea de fractura presenta hueso muerto en amboslados. Pero, en los dos lados de la línea de fractura, distalmente hasta los sitios donde aún hay células osteógenas y capilares vivos de los conductos de Havers, ocurre proliferación y , en consecuencia, crecen células osteógenas y capilares hacia la línea de fractura. Aparecen osteoclastos que corroen los conductos para ensancharlos;además, las células osteógenas, que siguen proliferando, se convierten por diferenciación en osteoblastos y comienzan a reconstruir nuevossistemas de Havers en los conductos que se ensanchan. Este fenómeno doble adelanta hasta la línea de fractura y en las circunstanciasóptimas los osteones neoformados de un fragmento pueden atravesar la línea de fractura y extenderse hasta el fragmento del lado opuesto. El proceso es muy semejante a la remodelación común de la diáfisis de un hueso, enel cual los osteonesantiguosson substituidos por nuevos. Se consideraba que este proceso era más rápido por el estímulo de la lesión. Quien desee una explicación minuciosa de lo que ocurre en experimentos de esta clase puede consultar la monografía de Schenk y Willengger. Sin embargo, las fracturas en el ser humano no suelen presentar extremos lisos y uniformes de modo que puedan adaptarse en intima aposición. En realidad, enun estudio de Grant en el cual se produjeronfracturas por la misma clase de fuerza que actuaría enun accidente,los dos extremos de los fragmentos no eran lo suficientemente lisos O uniformes para adaptarlos en la cirugía abierta con el fin de lograr contacto directomutuo, excepto en algunos sitios. En consecuencia,cuando se unieron por métodosmecánicos para acercarlos lo más posible, quedaba algún espacio en muchos sitios entre los extremos. En el proceso de consolidación, Grant observó que aunque los osteoclastos a cada lado de la línea de fractura se labraban conductos de Havers
y en ellos crecían células osteógenas y capilares para llegar al foco de fractura, antes de poder intentar atravesar la línea primero llenaban con hueso los espacios entre los fragmentos. El hueso formado en este sitio solía ser de tipo inmaduro. En consecuencia, la primera unión lograda entre dos fragmentos consiste en que son unidos sólo por hueso inmaduro y no por osteones que atraviesan deun fragmento al otro para brindar clavos de hueso viviente (osteones nuevos) que se introducen en cada fragmento a la manera de espigas que unen pedazos de madera en los muebles, como puede ocurrirulteriormente. Además, en esta etapa la línea de fractura observada por radiografía quizá no sea patente,lo cual da la impresión de que se ha logrado consolidación importante. La unión substancial sólo ocurrecuando toda la zona de hueso que incluye el foco de fractura experimenta remodelación, proceso durante el cual se forman nuevos sistemas de Havers que atraviesan la línea de fractura a manera de taquetes que unen un fragmento directamente en el otro. Ello exige mucho tiempo y no llega a su término incluso después de un año. Además,Grant descubrió que en fracturas tratadas con fijación menos estable de modo que se formara calloexterno, éste había desaparecido ensu mayorparte después de cuatro y medio meses, aproximadamente. Los cambios histológicos que ocurrían de estaetapa en adelante fueron muy semejantesa los observados en los animales en los cuales se logró fijación rígida. En consecuencia, es patente que la consolidación de una fractura en circunstancias de aposición intima y fijación rígida no esuna clase diferente de consolidación, y que la fijación rígida sencillamente substituye,por así decirlo, al callo externo, que en circunstancias normalesse forma con suficiente rapidez para brindar el sostén necesario para la remodelación extensa del hueso en la región que abarca los extremos de los dos fragmentos. El callo interno del endostio y la médula ayuda a proporcionar algo de hueso nuevo para el proceso de remodelación. Una incógnita muy interesante es por qué las células osteógenas del periostio no se activanlosuficiente para producir un calloexternoimportante cuando se lografijación rígida de los fragmentos. Como señaló un investigador, "se comportan como si desconocieran que el hueso se fracturó". De alguna manera el restablecer la rigidez del hueso parece inhibir el mensaje que en circunstancias normales originaría proliferación local de las células osteógenas del periostio, en tanto que algo de movimiento de los fragmentos indica de algún modo a las células osteógenas que se ha trastornado la función más
HUESO EVOLUCION DE UN INJERTO DE HUESO
COMPACTO
Fig. 15-72. Esquemas en los cuales se ilustra lo que ocurre con un bloqueode corteza ósea separadaporcompleto de su riego sanguíneo y vuelta a colocar en el defecto que dejó la extracción. Lasuperficie perióstica está hacia arriba y la superficiemedular hacia abajo en cada esquema. El huesoviable previo semuestra con punteado mediano, el hueso muerto con lineas paralelas y el hueso nuevo en negro. (Ham A. W., J. Bone Joint. Surg.
34-A:701, 1952.)
importante del hueso, de soportar peso. Pero, como esta función depende de la masa y como el callo externo brinda mayor masa, surge la incógnita de si el mensaje suele ser enviado como resultado de la pérdida de la masa o por la falta de la función que advierte el cuerpo. Trasplante de hueso Suelen emplearse trasplantes de hueso cuando las fracturasno consolidan del todo o cuando porciones importantes deun hueso son destruidas por accidentes o enfermedades. También son útiles para permitir algunas reconstrucciones de la cara por los cirujanosplásticos y a veces se emplean pra lograr
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consolidaciónósea entre dos huesos separados por una articulación que ha enfermado. El trasplante de hueso también seilama injerto óseo, pero éste no es un nombre muy adecuado. Los trasplantes de hueso pueden clasificarse en dos clases y de dos maneras. En primer lugar, hay trasplantes autólogos (autoinjertos) en los cuales el hueso se trasplanta deun sitioa otro en el mismo individuo y trasplantes homólogos(homoinjertos o aloinjertos), en los cuales se trasplanta hueso de un individuo a otro. En segundo lugar, puede hacerse trasplante del hueso compacto o esponjoso. Trasplantes de hueso autólogo. Para explicar los problemas relacionados con el éxito del trasplante de hueso,convieneexplicar lo que ocurre cuando un fragmento de hueso compacto se corta de un hueso y se trasplanta a un lechoadaptado para él en otro hueso del mismo individuo. Hace decenios muchos cirujanos pensaban que el hueso compactotrasplantado seguía viviendo en el nuevo sitio. Hoy se ha comprobado que los osteocitos de un fragmento de hueso compacto que se trasplanta mueren, y que tarde o temprano en el trasplante que prende, el hueso trasplantado muerto es substituido por hueso nuevo. Cuando SF corta un injerto de hueso compacto, claro está, se elimina el riego sanguíneo (fig. 15-72). Cuando se adapta en el nuevo sitio los osteocitos, para vivir, deben obtener el oxígeno y los nutrimentos mediante conductillos. En consecuencia, los únicos osteocitos que sobreviven después de trasplantar un fragmento de hueso compacto son los pocos que están lo bastantecerca de los capilares funcionales en el lecho del hueso huésped para permitir que funcione el mecanismo de los conductillos. Ello significa que, enel mejor de los casos, pocos osteocitos muy cercanos a la superficie donde hay líquido tisular pueden sobrevivir enel hueso trasplantado. Sin embargo, las células osteógenas del periostio y las células endósticas que se presentan en un trasplante, por estar situadas en las superficies, tienen mayor probabilidad de ser bañadas adecuadamente por el líquido tisular para sobrevivir, que los osteocitosdentro del trasplante. En realidad, algunas de las células de recubrimiento y revestimiento del hueso compacto sobreviven y crecen si están en un medio adecuado, y pueden contribuir un poco a la osteogénesis que, sin embargo, resulta principalmente de las células de recubrimiento y revestimiento del hueso en el cual se coloca el trasplante(fig. 15-72). Si la mayoría delososteocitosdel hueso compacto trasplantado mueren, pudiera suponerse que el trasplante de hueso compacto sería poco útil; sin em-
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Fig. 15-73. Microfotografía en la cual semuestra el aspectode una reacción de homoinjerto a un aloinjerto dehueso compacto. Un fragmento dehueso compacto de una ratadonadorasetrasplantó, junto con el tejido conectivoperibtico, a una ratagenéticamente no relacionada.Adviértase que el tejido conectivoperióstico(tercio medio de la ilustración) y muchos de los espacios en el hueso (que se extiendensiguiendo el borde inferior) han presentado infiltración por abundantes célulasquetienen la morfología de linfocitos pequeños. S o n células de rechazo de injerto (asesinas)derivadasde los linfocitos T del huésped. (Cortesía de F. Langer y K. Pritsker.)
bargo, puede tenergranutilidad aunque la mayor parte de las células queloformanmueran. Los trasplantes óseos se colocan de modo que cada extremo se extienda bastante hasta el tejido óseo viviente de los fragmentos que unen. Las células de la capa osteógena del periostio, el endostio y la médula del hueso huésped proliferan y, junto con capilares, empujanhacia afuera el trasplante para formar nuevas trabéculas óseas (fig. 15-72). Después de cierto tiempo, las trabéculas óseas llegan altrasplante y se unen con éI al aumentar de longitud y anchuraporquedeposita en sus superficies hueso nuevo (fig.15-72). Debe comprenderse hueso nuevo depositado sobre el muerto se a hiere firmemente a éI, al igual que lo hace el nuevo hueso depositado sobre el cartílagocalcificado enel lado diafisario de laplacaepjfisaria. Esta etapa en la evolución de trasplante de hueso compacto se ilustra en la figura 15-72, en la cual se muestra que las trabéculas nuevas delhuésped se han unido firmemente con el hueso muerto del trasplante. También es patente que las células osteógenas y los osteoblastos de los cualessurgieronestasnuevastrabéculas provienen de un sitiodistalalborde muerto del lecho del injerto. Después que el trasplante seune al hueso huésped,debeexperimentarlentamenteresorción y ser substituido por hueso nuevo. La resorción ocurre en dos sitios generales, a saber: 1) en las superficies ex-
Ye
ternas del trasplante en las Breas donde las trabéculas de nuevo hueso se han adherido a éI y 2) en la superficieinterna de los conductos de Havers (fig. 15-72, abajo). Los vasos sanguíneos funcionales son tan necesarios para la resorción de hueso como para su depósito y la conservación desu viabilidad. En consecuencia, puede ocurrir poca resorción de las superficies internas de los conductos de Havers del trasplante hasta que en ellos se observen vasos sanguíneos funcionales. Suelen necesitarse muchas semanas para que los nuevos vasos sanguíneos crezcan hacia el interior de los conductos de Havers de un injerto de hueso compacto. El desarrollo de nuevos vasos sanguíneos y células osteógenas hacia el interior de los conductos de Havers del trasplante guarda relación con resorción de hueso muerto de losconductos por osteoclastos que los ensancha(fig. 15-72), y condepdsito de nuevo huesoa los lados de losconductos, que los adelgaza (fig. 1 15-72). Los mismos dos fenómenos actúan simultáneamente enel interior del trasplante y en los extremosmuertos del lecho del injerto, de modo que en breve el trasplante y el borde del lecho se convierten en un conglomerado de hueso viviente que proviene delhuésped y hueso muerto (fig. 15-72, abajo). Por último, casi todo(sino todo) el hueso muertoexperimentaresorción y es substituido por hueso nuevo,peroellonecesitatiempo.
HUESO
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Trasplante de hueso compacto homólogo Como señalamos al hablar del destino del hueso autólogo trasplantado, el valor del trasplante de hueso compacto no depende de la supervivencia de algunas de sus células,sino dela capacidad dela substancia intercelular calcificada para estimular de alguna manera la osteogénesis a partir del lecho del tejido huésped en el cual se coloca. La osteogénesis que suscita el trasplante autólogo a su debido tiemposubstituye el hueso del trasplante(fig.15-72). Pudieraparecerquelos trasplantes homólogos de hueso compacto sirven a este fin igualmente que el hueso autólogo. En el capítulo13 se describiólareacción de homoinjerto.Cabepreguntarsesi el huesohomólogo desencadenará reacción de homoinjerto que impedirá que sirva al propósito señalado. Los datos obtenidos indican que produce reacción de homoinjerto, pero, a pesar de ello, los injertos homólogos a veces tienentanbuen éxito como los autólogos dehueso compacto. Los muchosfactores que participan han sido descritospor Langer y colaboradores,cuya microfotografía en la figura 15-73 muestra una reaccion de homoinjerto que se desarrolla en relación con un trasplante homólogo dehuesoen un animal de laboratorio. Trasplante de fragmentos de hueso esponjoso Trasplantes autólogos. Losfragmentosesponjosos (a menudo llamadosastillasesponjosas) de hueso
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Fig. 15-74,Microfotografíadeparte de unaastilladehuesoesponjoso después de autólogo, 10 días trasplantarla en tejido muscular del original del huésped. El hueso trasplanteseextiende a lo largo de la parte inferior. Seha formadonuevo hueso (detipoinmaduro)porarriba y apartirde lascélulas osteógenas quecubrensusuperficie. (Chalmers J.: J. BoneJoint Surg. Brit.,47:160, 1959. )
autólogo pueden obtenerse, por ejemplo, de la crestailiaca.Se usan para unfin totalmente distinto. Las observacionesinicialessobre el trasplante de astillasesponjosas sugirieron que los osteocitos de los fragmentospequeñosrecibían suficientes nutrimentos en el nuevo sitio para sobrevivir. Pero estudios máscríticoscomprobaron que altrasplantar astillas esponjosas, por ejemplo, en el músculo, los osteocitos de losfragmentosmorían. Sin embargo, las células osteógenasquecubrían o revestían el hueso esponjoso del cual se obtuvieron las astillas seguían viviendo y rápidamenteoriginabannuevo hueso en alguna superficie del fragmento por lo demás muerto del hueso esponjoso que se había trasplantado,como se observa en la figura 15-74. Experimentos de esta indole pusieronde manifiesto que los fragmentos esponjosos autólogos podían utilizarse paraestablecerpequeñoscentros de osificación en mediosdonde se necesitabaformación de nuevo hueso, y en la actualidad se usan mucho para esta finalidad. Surgió algo de confusión acerca de sus efectos al plantearse la posibilidad de que actuaran por ser capaces de suscitar osteogénesis a partir de algún tipo de célula en el sitio enel cual se trasplantaban. De aquí surgió la hipótesis de que las astillas de hueso compacto pudieran tener la misma finalidad que las de hueso esponjoso. Sin embargo, en 1952, Ham y Gordon demostraron que si las astillas autólogas de huesoesponjoso se congelabanyrecalentaban tres vecesparamatartodaslascélulas y se trasplantaban enel músculo, no se formabanuevo huesoen ninguna de las superficies. Astillas esponjosas seme-
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TEIIDOS DEL CUERPO
Fig. 15-75. Microfotografíadeuna astilla de hueso esponjoso homólogo 10 díasdespuésdetrasplantarloentejido muscular. Elhueso trasplantadoera la(izquierda del minar. Puede advertirse centro) queseha formado algo de hueso inmaduroen laperiferiaa partir delas célulasosteógenasderevestimiento..En esta etapahay reacción de homoinjerto plenamente desarrollada, que está produciendo muerte de las células relacionadas con el nuevohueso.Adviértaselaabundancia de linfocitos pequeñosque se han infiltrado entre los dos fragmentosprincipalesdelhuesoesponjoso.Lascélulas voluminosas obscuras ala izquierda y al centro son osteoclastos.(Chalmers J.: J. BoneJoint,Surg. Brit.: 41:160, 1959.)
jantes no congeladas ni recalentadas y trasplantadas de la misma manera mostraron formación de nuevo huesoenlas superficies. Los autoresdedujeronque el hueso que se observa en relaciónconlasastillas esponjosas trasplantadas no era hueso inducido sino formadopor las célulasosteógenasquecubrían o revestían las astillas. El hueso esponjoso es rico en célulasde recubrimiento y revestimiento (células osteógenas) en relación con la masa. Las astillas o trocitos dehueso compacto, sin embargo, prácticamentenuncatienencélulas de cubierta o revestimiento en las superficies. En consecuencia,como el huesoque se forma en relacióncon las astillastrasplantadasesponjosas no es hueso inducido sino nacede las células osteógenas de revestimiento o recubrimiento, debenemplearse trasplantes dehueso esponjosoautólogo y no astillas de hueso compacto para establecer centrosde osteogénesis donde se necesitanparaaumentar la formación de hueso. Trasplantes de astillas de hueso esponjoso homólogo. Chambers comprobó que las astillas de hueso esponjosohomólogo, en los primeros días, actúan al igual que lasdehueso autólogo trasplantadoporque las células de revestimiento o recubrimiento de los fragmentos proliferan y comienzan a formarnuevohueso enla superficie de lasastillas trasplantadas.Perocomo se advierte en la figura 15-75, a los 10 días aparece reacción de homoinjerto que destruye las células del nuevo hueso formado, y muchososteoclastosproducenresorción delhueso delas astillastrasplantadas y del nuevohueso formadoapartir delascélulasde cubierta y revestimiento,
Como el nuevohueso quecomienzaaformarse en relación con astillas homólogas trasplantadas hacia los 10 días está siendo destruido por reacción de homoinjerto, es patente que el nuevo hueso pudiera haberse desarrollado a partir de las células osteógenas del hueso homólogo trasplantado Sifuese inducido originado enel huésped no producirá reacción de homoinjerto.(Sinembargo, debe mencionarse que muyde cuando en cuando las astillas dehueso homólogo dejadas en su sitio durante meses presentan un poco de formación dehueso a sus lados; se considera que ello es ejemplo de que el hueso trasplantado induce formación dehueso a partir de algunaclase decélulashuésped,muy probablemente pericitos.)
BIBLIOGRAFIA Y LECTURAS ACONSEJADAS La histología del hueso es importante para muchasdisciplinas, de modoque la investigación actual acerca del hueso se publica en diversas revistasque tratan de biologíageneral y celular, anatomía,bioquímica,endocrinología y , en particular, ortopedia.Seríatareaenormebrindarunabibliografíaamplia,perouna fuente particdar merece menciónespecialporquecadauno de sus muchos capítulos tiene bibliografía muy amplia: BIBLIOGRAFIA GENERALAMPLIA Bourne, C . H. (ed.): The Biochemistry and Physiology of Bone. ed. 2 , vols. 1 to 4. New York, Academic Press, 1971 to 1976.
HUESO
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16 Articulaciones Lasenfermedades articulares o artropatías tal vez sean la causa más frecuente de incapacidad que atienden los médicos,porlocual, es importante que el estudiante conozca a fondo la estructura de las articulaciones.
cojin
Fig. 16-1. Esquema de un corte longitudinal de la rodilla humana. En el recuadroseseñala el plano del corte.
Definición y función. El término articulación (del latín articulatio, unión)designalasestructuras que unen dos o más huesos precisamente en el sitio en quecoinciden.Muchasarticulacionespermiten el movimiento entre los huesos que conectan, pero esto
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poseer los extremos óseos un recubrimiento de cartílagohialino, de talformaque lassuperficieslibres que se desplazan consisten en substancia intercelular nocalcificada,estoes, cartílagoarticular (rayado enla fig. 16-1). La articulación sinovial está rodeada por una cápsula articular que no impide el movimiento porque se fusiona con el periostio de los huesos que coincidenenla articulación,aciertadistancia delos extremos en aposición(fig.16-1). La cápsulaestá recubiertaporunacapa especial llamada membrana sinovial (fig. 16-l), que sintetiza y reabsorbe líquido sinovial, tal como se describirá. Para comprender losdetalles de una articulación sinovial es importante conocer en primer término su desarrollo. Desarrollo. Enel capítulo15 se explicó queel mesénquima central enlas yemas delos miembros embrionariossediferenciaparaformarcartílagos, de tal manera quese forman los modelos cartilagiFig. 16-2. Micrografía cor, poca amplificación deun corte lonnosos de los futuros huesos. El mesénquima que rogitudinal de la articulación interfalángica deun embrión humano dea inmediatamente ladiáfisisdel modelo cartilagide 20 mm. Los extremos cartilaginosos en desarrollo de los futuros huesos, tienen color pálido. El material obscuro enel centro noso quedadispuestaen unamembranabilaminar es mesénquima condensado del disco articular; las franjas obscu- imprecisa, que es el pericondrio. La capa más exterras a cada lado de los extremos del modelo cartilaginoso en desna de talmembrana sevuelve fibrosa, y la interna arrollo representan mesénquima condensado, destinado a formar la cápsulaarticular. Las prqueiias zonasclarasentre las zonas sigue siendo celular y condrógena, de tal forma que obscuras, que son mesénquima condensado del disco, represen- por crecimiento aposicional puede añadir más capas de cartílago a los lados de la diáfisis: por tal mecatanlos esbozos dela cavidad sinovial. nismo se ensancha. En este puntoconsideraremos los diversos fenómenos que ocurren en lasregiono es esencial para llamar articulación a una estruc- nes donde se aproximan los extremos delos modelos cartilaginosos(fig.16-2), y surgeuna articulatura de conexión, y de hecho algunas deellasson tan sólidas como los huesos que unen. Otra función ción sinovial. El mesénquima entre los extremos poco precisos de algunasarticulacioneses permitirel crecimiende los dos modelos en desarrollo se condensa (zona to de lasestructurasqueunen. Clasificación. Las articulaciones pueden clasifi- obscuraentre los extremos de los dosmodelosde cartílago de los futuroshuesosde la fig. 16-2) y recarse en variasformas.Dadoquehaysolamente dos tipos que ocasionan problemas denominados ar- cibe el nombre de disco articular del mesénquima o (fig.16-2). El mesénquiticulacionessinoviales y sínfisis importantes en la luminaarticularprimitiva ma que rodea a toda laregión en queestán en desclínica, los describiremos en primertérmino. arrollo los dos extremos de los modelos cartilaginosos también se condensa para formar el equivalente del pericondrio en esta región (fig. 16-2), que constiARTICULACIONES SINOVIALES tuye el precursor de la cúpsula dela articulación; Para describirlas articulacionessinoviales (gr. estefenómeno se lleva a cabo de manerasimilara syn, juntas, lat. ovum, huevo) o diartrosis debemos aquel enel quese forma pericondrioalrededor de las diáfisis de los modelos cartilaginosos. La cápsula señalar que para que ocurra movimiento libre entre dos huesos que coinciden en una articulación, las dos en formación se adapta como "una manga" en el extremo de cada modelo cartilaginoso y se extiende en superficies que se desplazandeben estarlubricadas por un líquido llamado sinovial (negro en la fig. 16-1), un cierto tramo para continuarse con el pericondrio querecubrela diáfisis de los modelos. porquerecuerdala clara de un huevo.Todavía Conforme se llevaa cabo el desarrollo, aumenta más, para que ocurra movimiento con mínima fricción en talarticulación lassuperficies participantes la substancia intercelular amorfa y el líquido tisular debenser lisas y resbalosas, lo cualseconsigue al entre las célulasmesenquimatosas del discoarticu"
ARTICULACIONES
lar. Se separanmucho las células en algunasáreas; ello hace que aparezcan hendiduras llenas de líquido en lamasa misma del disco, espacios quepocoa poco se fusionan entre sí, de tal manera que una cavidadcontinua que es la cavidad sinoviaf termina por ocupar el sitio que tenía la mayor parte del disco lo cual, a su vez, permite a los extremos de los dos modelos cartilaginosos ponerseen contacto y articularse. El proceso por el cual se forma una cavidad sinovial no se limita a la región entre los dos extremos de los modelos; el mismo proceso hace que la cavidad se extiendasiguiendo los lados de los dosmodelos en cierto tramo, y el resultado final se muestra en la figura 16-1. La zona externa del mesénquima condensado que rodea el área articular y que es la contraparte de la capa fibrosa del pericondrio de la diáfisis de losmodelos,portanto,sesepara de las capas más profundas del pericondrio (que aún cubren los lados de los extremos de los modelos). Esta zona exteriorsedesarrollahastaformarlacápsulaarticular. Sin embargo, la cápsula en desarrollomuestra continuidadcon el pericondrioperfectamenteadosad0 (o periostio) que cubre la diáfisis de los modelos, a alguna distancia desde sus extremos (fig. 16-1). Conforme continúa el desarrollo, la cápsula articular en formación se diferencia. El mesénquimaque comprende su capa más gruesa y exterior se diferencia en tejido fibroso denso, que adquiere mayor resistencia y se convierte en la zona más gruesa de la cápsula, en tanto que su capa interna forma su membrana sinovial, cuya estructura microscópica describiremosmásadelante. ESTRUCTURA MICROSCOPICA DEL CARTILAGO ARTICULAR El cartílago articular es ejemplo de cartílago hialino (como se describió enel capítulo 14 y se ilustró en la figura 14-3),excepto que su superficie libre, talcomo se muestra en la figura 16-3, no esth cubierta de pericondrio. Por lo señalado, el cartílago articular tiene lasingularidad dequela superficie queaportaparaformarlaarticulaciónsinovial y para que searticuleconotrocartílago, es precisamentela de matriz cartilaginosa "desnuda". Células del cartílago articular. Las célulasdel cartílago articular provienen de los condrocitQs situados en las porciones terminales de los modelos cartilaginosos de los futuros huesos. En la vida extrauterina el cartílagoarticular de los huesoslargosdebeseguir creciendo para que la epífisis se agrande, hasta alcanzar el tamaño que tendrá en el adulto. Durante
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ch
cc
h
Fig. 16-3. Miaografía del cartilagoarticular yelhueso subcondral (h) enla rodilla de un conejo. El cartílago articular consiste entres zonas precisas. Enla superficial, los condrocitos son pequeñosy aplanados; en la media, las células están dispuestas en columnas perpendiculares a la superfiae. Las zonas supetficialy media constituyen cartílago hialino típico (marcado ch). La zona profunda del cartílagoarticularconsiste en cartílagocalcificado (cc) y contienecondrocitos pequeños. Obsérvese la ausenciade vasos enlas zonas no calcificadas(ch) del cartílagoarticular. (Porcortesíade R. Salter y E. Bogoch.)
el crecimiento, por lo expuesto, el cartílago articular desempeña la mismatareaque en laepífisis deun hueso largo tendría la placa o lámina epifisaria para ladiáfisis. Enun hueso cortoparticipa enel crecimiento global del hueso. En la epífisis deun hueso en crecimiento proliferan los condrocitoscercanosala superficie articular. Como se aprecia en la figura 16-3 en animales en crecimiento, las células cercanasalasuperficie articular están más dispersas que las situadas enun plano más profundo del cartílago. Se han observado mitosis durante el crecimiento en la mayor parte de loscondrocitosque están aproximadamente en la
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tercera hilera, poco precisa, de células paralelas a la superficie. Los condrocitossituados en planos más profundos están dispuestos en hileras longitudinales y sentido perpendiculara lasuperficie, y ensu mayor parte, están en la forma de"nidos" celulares longitudinales (fig. 16-3).Taldisposición sugiere que conforme se dividían, fue más fácil para las dos células que se formaban en la mitosis, separarse longitudinalmente, tal vez porque la mayor parte de las fibrillas de colágena de la substancia intercelular están colocadas en sentido perpendicular a la superficie. De este modo, la disposición de los nidos celulares enel cartílago articular tal vez dependa de la orientación de lasfibrillasdecolágena en forma muysemejanteacomoestán en lasláminasepifisarias, en las que los nidos celulares también están dispuestos en columnas longitudinales. Todavía más, al parecer, las mitosis que producen los nidos durante el crecimiento, normalmente surgen sólo en la zona de l a s columnas cercana a la superficie articular. Enun plano más profundo de las columnas los condrocitos pueden transformarse en células de mayor tamaño, y por supuesto, seguir produciendo substancia intercelular. En la zona más profunda del cartílago articular la substancia intercelular se calcifica (cc en la fig. 16-3) y se tiñe con mayor intensidad, incluso en los cortes descalcificados y coloreadosconhematoxilina y eosina que lasubstanciaintercelularquerodealas células en la zona más interna de esta capa (ch en la fig. 16-3). Durante el periodo de crecimiento,esta capa de cartílago calcificado es substituido en forma bastantecontinua o porhuesonuevo, del mismo modo que se observa en el lado diafisario de una 1ámina epifisaria. Sin embargo, en este caso el proceso de reposición es mucho más irregular. En la figura 16-3 la matriz ósea (h) muestra tinción menos intensa que el cartílagocalcificadoal cual está firmemente unido. El hueso se adapta contra el cartílago calcificado,paraformarunaláminaósea que sostiene el cartílago articular. El hueso en este caso es una mezcla de las variedades compacta y esponjosa, porque hay una cantidad substancial de hueso compacto, pero también existen muchos conductos bastante anchos de tipo haversiano que contienen células osteógenas y vasos sanguíneos (fig. 16-3). Estructura fina de los condrocitos. Se observó en el capítulo 14 e ilustró en la figura 14-4 de tal forma que en este párrafo haremos un resumen breve. Durante el periodo de crecimiento, los condrocitos del cartílagoarticularsintetizan y secretanla proteínatropocolágenay los componentesproteoglucanos de la substancia intercelular del cartílago.
Comocabríaesperar,loscondrocitosocupados de esta tarea muestran las características habituales de célulassintetizadoras de proteínasycarbohidratos necesariosparalassubstanciasintercelulares,porque su citoplasma revela abundantes cisternas de retículoendoplásmicorugoso y un aparato de Golgi perfectamentedesarrollado(fig. 14-4). Los bordes de los condrocitos son muy irregulares porque su citoplasmaformaprolongaciones muy semejantesa las microvellosidades que reciben el nombre general de pedicelos citoplásmicos. Conforme envejecen los condrocitos se advierten con menor nitidez los organitos relacionados con la síntesis y secreción de proteínas (retículo endoplásmico rugoso y aparato de Golgi), y en el citoplasma pueden acumularseglucógenoylípidos.Silberberg y Silberbergpiensanque los condrocitos que mueren en la substancia del cartílago después de cesado el crecimiento, son substituidos por cicatrices fibrilares. Fuentede nutrimentos del cartílagoarticular. El cartílago articular no contiene capilares, y por esta razón los nutrimentos deben difundir al interior de las células, desde fuera. La calcificación de la substancia intercelular en sus capas más profundas probablemente aprovecha los nutrimentos derivados de capilares del huesoesponjoso que estápordebajo de tal capa. Sin embargo, se ha dicho queen algunossitiosque reciben poconutrimento, este puede "percolar" por tal vía. Ensu periferia, el cartílago articular tal vez obtenga unas pocas substancias nutritivasdelosvasosde la membranasinovial, en una forma que describiremos. Sin embargo, la mayor parte del cartílago articular obtiene del líquido sinovial la mayor parte de la substancia que necesita para su nutrición. Se ha demostrado repetidas veces que los fragmentos de cartílago,separadosporlesión y que flotan en el líquido sinovial no solamente sobreviven,sino en algunoscasoscrecen.Todavía más, en fracturas experimentales de cuello de fémur en perros, en las que se separaron por completo las cabezas de los huesos de todo su sistema de riego y después se fijaron con clavos, el cartílago articular de la cabeza, como se observa en los cortes, al parecer sobrevive en los meses siguientes. Cuando se obtienen buenos resultados en tales fracturas, el hueso muerto (ylamédula) de lacabeza es substituido como se ha descrito en relación con la cicatrización de una fractura, y surge huesonuevoparaapoyar el cartílagoarticularviablequesobreviviótodoel procedimiento. La cabeza del fémur no posee riego directo mientras no se revasculariza, y la región situada directamente por debajo del cartílago articular es la última zona de la cabeza femoral en revas-
ARTICULACIONES
cularizarse;porestasrazones es evidente que el líquido sinovial es capaz de conservar la viabilidad de los condrocitos del cartílago articular, lo cual demuestra que este líquido incluso en circunstancias normales, aportará nutrimentos para la mayor parte de las células del cartílago en cuestión. Crecimiento y conservación. El cartílagoarticular,como hemosseñalado,permite el crecimiento de una epífisis ósea, en la misma forma que el disco epifisariopermite que crezcalongitudinalmentela diáfisis; de este modo, en los huesos cortos, sin discos epifisarios (fig. 15-43), los cartílagos articulares constituyen los sitios en los cuales el hueso en su totalidad crece en sentido longitudinal. En la etapa de crecimiento se observan figuras mitósicas entre los condrocitos del cartílago articular, y no en la capa más superficial de célulasplanas(quese-supone, por lo demás, serían las células más jóvenes del cartílago), sino en una zona poco más profunda, aproximadamente en la tercera o cuarta capas por debajo de la superficie. Enun plano más profundo, los condrocitos del cartílagoarticularsonmásmaduros, y todavía en otro plano más profundo, cercano al hueso, están hipertróficos, y termina por calcificarse la substancia intercelular que los rodea. En el periodo de crecimiento activo esta zona de cartílago calcificado es substituido continuamente por hueso, que se forma a partir de las células osteógenas y osteoblastos que invaden esta capa de cartílago, desde la cavidad medular de la epífisis. Pero cuando la epífisis haalcanzado su tamañodefinitivo,alparecer cesan estos dos procesos, esto es, el crecimiento del cartílago y su substitución por hueso. Elliot no detectó figuras mitósicas en los cartílagosarticulares de animalesadultos incluso si habían sido sometidos específicamente a ejercicio. Si no aparecen mitosis en el cartílago articular de un adulto cabría suponer que sus condrocitos, en su mayor parte, poseen una larga vida, y que permanentementecompensaneldesgasteporproducción de mayorsubstanciaintercelular.De este modo, Rosenthal y colaboradores han demostrado que el número de células enel cartílago articular disminuye en relación con la cantidad de substancia intercelular, durante toda la vida. Matriz del cartílago articular Mecanismos de difusión que explican la nutrición dentro del cartílago articular. Como destacamos en párrafosanteriores,dentro del cartílagono existen capilares; de estemodo,loscondrocitos se nutren por difusión a través de su substancia intercelular.
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También deben deshacerse de los productos de desecho del metabolismo por difusión en dirección contraria. Además, la fuente de los nutrimentos que difundenal cartílagoarticular es el líquidosinovial, cuyassubstanciasnutritivasa suvez provienen de capilares cercanos a la superficie interna de la membranasinovial. Es importanteapreciar que esta es una víademasiado larga para que la recorran los nutrimentos y los productos de desecho. Para que los mecanismos de difusión funcionen eficazmente a través de la matriz de cartílago articular, debehabersuficiente agua (líquidotisular). En realidad, el cartílago articular contiene 75 a 80 por 100 de agua, pero a pesar que ello explicaríapor qué su substanciaintercelularconstituye un medio eficaz para difusión, también plantearía una interrogante: ¿qué elemento permite a la matriz ser firme y algo elástica, en vez de tener consistencia semilíquida? Todavía más, cabría preguntar cómo se explicaría el hecho que el cartílagoarticularsoportapresión, por ejemplo en las rodillas, cuando una persona está de pie y estas articulaciones soportan el peso de casi todo el cuerpo, sin que los cartílagos articulares queden comprimidos y pierdan su función. En fecha reciente se ha estudiado-intensivamente la composición química del cartílago articular, para solucionar tales interrogantes, y esclarecer por qué posee propiedades singulares y retiene tanta agua. Sin embargo, éste es un tema complejo y el exponerlo en detalle va más allá de la finalidad de esta obra. No obstante enla sección de referencia y otra bibliografía se señalan obras de mayor profundidad. Se sabe que, en promedio, 80 por 100 del cartílago articular es agua, porque su peso seco es apenas del 20 al 25 por 100 desu pesohúmedo. Delpeso seco se sabe que, en promedio, la mitad es colágena, de tal forma que este último elemento en realidad sólo constituye 10 por 100 dela substancia del cartílagoarticularvivo; el 10por 100 restante del peso secoconsiste en substanciasnocolágenas, en su mayor parte complejos de proteoglucanos de un tipo u otro. La explicación de sus propiedadesfísicas parece estar en su relación con la colágena y los proteoglucanos. Antes de comentar a fondo tal relación, es necesario exponer en detalle lo referente a la colágena, que se describe en lapágina 257. Características bioquímicas de la colágena: la molécula de colágena. En años recientes se han emprendido investigaciones intensivas sobre la bioquímica de la colágena, que es la principal proteína fibrosa en la substanciaintercelular de los tejidos conectivos. Como se describió en relación con las substancias intercelulares en la pág. 257, la molécula de col&+
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na está compuesta de una triple hélice de cadenas de polipéptidos; éstas poseen un residuo de glicina que se repite cada tercera posición, excepto en las terminaciones de nitrógeno y carbono, sitios en que los telopéptidos dan a la molécula su especificidad antigénica.Cadacadena posee más demilgruposde aminoácidos, y la triple hélice de colágena o molécula de tropocolágena tiene un peso molecular de 100 O00 en promedio. Como se describió enla pág. 260 e ilustró en la figura 9-11, las moléculas de colágena se sobreponencadacuartaparte de cadagiro para formar las fibrillas colágenas. Losenlaces químicoscruzadosintramoleculareseintermoleculares delas cadenasdentro de una molécula, y entrelas cadenas de una fibrilla, estabilizan la unidad estructural que esla fibra. Variaciones mínimas en la secuencia de aminoácidos primariosalteranlas propiedades químicasde lasmoléculasdecolágena, de talformaque las fibrillas integrantes son diferentes. Hay cuatro tipos de colágena(véase lapág. 257). En estepuntonos interesa la colágena de tipo I que aparece característicamente enel tejido conectivo ordinario (incluidos tendón,aponeurosis, y fibrocartílago delosmeniscos articulares) y también en el tipo especial del tejido conectivoóseo,perolacolágena del cartílago hialino(incluido el articular) esde tipo 11, descrito en la pág. 257. Nos ocuparemos nuevamente de este tipo en relación con el núcleo pulposo que describiremos en relación con lasarticulacionesintervertebrales. Fibrillas de colágena en la matriz del cartílago articular. La colágena del cartílago articular tiene forma de fibrillas, y la formación y composiciónfina de estas estructuras se describen en la pág. 256. Sin embargo, enel fibrocartílago, como se señaló en el capítulo 14, lasfibrillas estánagrupadasen fibras colágenas más gruesas. Las fibrillas del cartílago m ticular tienen diámetro variable, al parecer en relación con la posición que ocupan, como se demuestra en lamicrografía electrónicadela figura 16-4. Al examinarla, puedenemplearse como puntos de referencialaszonas de losdoscondrocitosmarcados con la letra C. La zona angosta que recubre una laguna, después de tinción con hematoxilina y eosina, tiene el aspecto deunalínea obscura (fig. 14-3), pero esmuy pálida enla micrografíaelectrónica(fig. 16-4), donde se ha marcado con la letra H, recibe el nombre de halo pericelular. Contiene solamente finísimas fibrillas de colágena y tal vez una cantidad un poco mayor de proteoglucanos y glucoproteínas; estas últimassubstancias no tienen la suficiente densidad como para aparecer nítidamente en las micrografías,
pero explicanla coloración intensa del halo que se observacon el microscopio fotónico. Un poco más allá dela célula,lasfibrillasmásmadurasde colágena (que se identificanporlasletras TF) sonmuchas y dispuestas de manera que rodeen las lagunas. Tales fibrillas definen las llamadas zonas territoriales. Todavíamásallá, la colágenaentrelaszonas territoriales de la laguna recibe el nombre de matriz interterritorial (señaladaconlasletras it). En este punto las fibrillas son de mayor tamaño, y sus bandascruzadasse aprecian con facilidad. Su disposición es irregular. Los intersticiosentre las fibrillascontienenuna cantidad moderada de glucoproteína y diversos proteoglucanos (en lo que toca a la descripción de estas estructuras, consúltese la obra de Rosenberg). Se ha sugerido que la fracción proteínica de los proteoglucanosestáfijada enlas fibrillas de colágena, y que estainteracción es esencial para que lamatriz del cartílagosecomportecomo ungel y retenga agua. La rigidez del gel se atribuye a la capacidad hidrófila delas moléculas de glucosaminoglucanos, de los conjuntos de proteoglucanos. Las moléculas señaladas tienen una enorme superficie, y dado que tienen carga negativa, poseen una afinidad notable por las moléculaspolares de agua. La matriz del cartílago, por las bases expuestas, se conserva en estado de hidrataciónintensa, y deeste modo, constituye un medio eficaz para ladifusiónde los solutos necesariospara la conservación delos condrocitos. REGENERACION DEL CARTILAGO ARTICULAR DAÑADO Este temaconstituye un reto en la investigación, porque en el pasado fueron totalmente desalentadoras las posibilidadesderegeneraciónsatisfactoria del cartílago articular después de una lesión. En primerlugar, se haaceptado, en términosgenerales, que las lesiones del cartílagoarticularquenoafectan el huesosubyacente no cicatrizan, y queenel mejor de los casos todo lo que cabe esperar, es moderado "amoldamiento" de la matriz alrededor de sus bordes, que tal vez comprenda la producción de una cantidad pequeñade matriz nueva por parte de los condrocitos vecinos a la herida. La falta deregeneración, por supuesto, se ha atribuido a la aparente incapacidad delos condrocitos del cartílagoarticular maduro, para experimentar mitosis. En segundo lugar, se ha aceptado, en términos generales, que si unafracturacomprende el cartílagoarticular y la lámina ósea que lo sostiene, habrá cicatrización. Sin embargo, esta regeneración del cartílago no depende
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Fig. 16-4. Micrografíaelectrónica ( X 15 000) del cartílagoarticularhumano, que muestra el aspecto de las fibrillas de colágena ensu matriz.Izquierda y centro, abajo; partes de condrocitos (C) quellenan sus lagunas. Alrededor de cada condrocito hay una región de aspecto relativamente homogéneo que recibe el nombre de halo pericelular (H) que contiene fibrillas muy finas de colágena (con diámetro de 4 a 10 nm). Por fuera de estas zonas (centro izquierda y también zona inferior a la derecha de la imagen) se observan las fibrillas de la zona territorial, calificadas con las letras TF. Obsérvese su orientación alrededor de las lagunas. En el extremo superior derecho pueden observarse las fibrillas maduras y anchas (30 a 200 nmde diámetro) características de la matriz interterri(KT). (Con permiso de Lane, J. M. y Weiss, C.: Review of articular torial,condisposiciónaleatoriaeirregular cartilagecollagenresearch.Arthritis Rheum., 18:553,1975.)
de proliferación desus condrocitos, y es un efecto secundario de la lesión que ha sufrido el tejido subyacente, que incluye la reparación de la fractura en
el hueso enun planoinferior.Comodescribimos enel capítulo anterior, la cicatrización deuna fractura ósea comprende la formación de un callo exter-
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noporproliferación de células osteógenas ydiferenciación ulterior delas mismas en células óseas y cartilaginosas. Por esta razón, la reparación del cartílago articular quese conserva despuésde fractura delhueso subyacente puede depender, en parte, del callo que se formaapartir de lareparaciónósea que se extiende a través de la fractura y llega al defecto del cartílago articular, y enel mejor de los casos la reparación se hace con una mezcla dehueso ycartílagonuevo. Sin embargo, este últimotejido suele estar mezclado con tejido conectivo ordinario, formado por los pericitos y los fibroblastos. A pesar de lo expuesto, dado que el componente óseo del tejido de regeneración se calcificaría,lamezcla no permite que se forme una superficie lisa para el cartílago articular, y éste es el tipo de reparación que al final originará una artrosis. Salterycolaboradores(consúltesela sección de bibliografía y fichasadicionales)estudiaron un aspecto de enorme interés de este problema: el efecto del movimientopasivocontinuo de una articulación. Su método se basó enel concepto de que las articulaciones están "diseñadas" para permitir el movimiento.Porconsiguiente,dicharegeneración (por ejemplo, después de lesión a una articulación) no tendría la misma eficacia si la articulación estuviera inactiva, como ocurriría si continuara el movimiento para el cual estuvo "diseñada" la articulación. En apoyo a este concepto existe el dato de que si se evita movimiento en las articulaciones de embriones, talesestructurasno se desarrollannormalmente. Por ejemplo, Drachman y colaboradores han señalado la parálisis de embriones de pollo, inducida al aplicarcurarea través de lamembranacorioalantoidea, que causóanormalidades en las articulaciones de estos animales, signo de que los cartílagos articulares no se desarrollaron normalmente. También se ha señalado que, al parecer, el movimiento guarda relación con la formación del cartílago. En la reparación de fracturasóseas,porejemplo, el movimiento ininterrumpido entre los dos fragmentos puede hacer que se forme un exceso de cartílago en el callo, o incluso que aparezca lo queseha llamado seudoartrosis, caso enel cual se forma gran cantidad de cartílago entre los dos extremos de los fragmentos b e o s , de tal manera que entre los cabos del hueso surge una "articulación falsa" en laquehay movimiento.Además, el hecho de que las articulaciones con cartílago surjan del mesénquima condensado situado entre los huesos que han aparecido como resultadode la osificaciónintramembranosa,sugiere fuertemente que las fuerzas físicas como el movimiento y la presión, en cierta manera influyen en la formación del cartílago a partir de las células del
mesénquima.De este modo, al parecerhayvarias razones para pensar que la mejor manera de estimular la formación de cartílago en caso de lesiones articulares, es por medio de movimiento de la articulación. Existe también una razón histofisiológicapara pensar que el movimiento podría permitir una mejorreparación, o por lo menos queel daño sería menor que si se inmovilizara el cartílago lesionado. Hemos explicado que para quelleguen los nutrientes a los condrocitos, en primer lugar tienen que difundir desde lamembrana al líquido sinovial, y de ahí difundir a la superficie del cartílagoarticular, para pasar por último a través de la substancia intercelular del cartílago,hasta los condrocitos. Sólo hay una delgadacapa de líquido sinovial entre los dos cartílagos en aposición, y por esta razón, todo nutrimento que existe en tal capa en una articulación inmóvil, pronto será absorbido y metabolizado enel cartílago. Además, sise conservaran las articulaciones en reposo no habría circulación de líquido de sinovial en la capa señalada. Para que las capas líquido sinovial antiguas sean substituidas por otras nuevas, de modo quelleguen nutrimentos recientes a la superficie articular, es muy necesario el móvimiento. En otras palabras, se requiere la circulacibn de líquido sinovial para substituir las capas antiguas de este líquido, por nuevas.
Método experimental Par?investigar los efectos del movimiento en la reparación de lesiones articulares, Salter y colaboradores crearon un aparato enel cual la articulación deuna rodilla de un conejo casi adulto podía conservarse cómodamente con la práctica de movimiento pasivo continuo, en tanto el animal se recuperaba de lesiones quirúrgicas experimentales de diverso tipo. De este modopudieronprecisar la magnitud, el ritmo y el carácter de los procesos de reparación: 1) durante el movimiento pasivo continuo y compararlas con los resultados obtenidos en articulaciones sometidas a lesiones idénticas, pero 2) inmóviles, y 3) permitir la regeneración en animales con libertad dentro de sus jaulas (estos animales movían las articulacionesafectadassólocuando lo deseaban,por lo general, no antes de una semana de la operación, tal vez por dolor). Uno de los autores (Ham) tuvo laoportunidad de examinarcortes y micrografías obtenidas, y también, de convivir con los investigadores, para hacer un resumen y un análisis de su estudio.
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Fig. 16-5. Micrografííscon poca amplificación(teñidas con azul de toluidina) que muestran el cartílago articular de la rodilla de un conejo, con regeneración en diferentes circunstancias, desp u b de producir un defecto quirúrgico por medio de un agujero de trépano a través del cartílago, hasta el hueso subcondral, más a116del cartílago ( A ) .Estetipo deregeneraciónseobservadespuésdetressemanassila articulación se inmoviliza.Obsérvese laregeneración inadecuada del defecto enel cartílago, a basede tejido conectivo laxo. (B)se observa estetipo de regeneración después de tres semanas de movimiento pasivo continuo de la articulación. Nótese que el defecto en este caso se hallenado con cartílago hialinorecién formado. En la figura 16-6 se señalael origendeeste cartílago.(Cortesía de R. Salter y E. Bogoch.)
El primer tipo de lesión, cuya regeneración se estudió en los tres contextosmencionados, fue elde un orificio de trépano de 1 mm que se extendió desde la superficie articular a través del cartílago, hasta el hueso de sostén subyacente. El tipo común de re-
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generación que se observó despuésdetres semanas en conejos en que se inmovilizó la rodilla lesionada o en animales que tuvieronlibertaddentro de su jaula, se señala en la figura 16-5A, queesuna micrografía de un corte teñida con azulde toluidina, que imparte un color azul intenso a la matriz del cartílago(negro en lafig. 16-5). Como se advierte en la figura 16-5A, el defecto creado por el orificio de trépano, en este casono se llenó concartílago, sino sólo con tejido conectivo laxo común. Sin embargo, parecería que en un plano más profundo se ha formado una cantidad mediana de hueso nuevo como resultado de lesión del hueso subcondral, hecho por el orificio. Sin embargo, como se advierte en la figura 16-5B que representa lo que se observó en la mayor parte de los conejos en los que la articulación de la rodilla fue sometida amovimiento pasivo continuo, el defecto enel cartílago articular fue llenado con una masa de cartílago nuevo que, al parecer, surgió de la profundidad del orificio hecho. El origen de este cartílago nuevo se indica en la figura 16-6 que muestra micrografías de los cortes teñidos con hematoxilina y eosina de un sitio idéntico al de la figura 16-5B, y obtenido después del mismo lapso.Particularmente en lailustración dela derecha, puede observarse que el origendel tejido que llenó el defecto en el cartílago articular fue el tejido de reparación que se formó como resultado de la cicatrización dela fractura delhueso subcondral. En seguida habría que explicar por quélas células que participan en lareparación delhuesose extienden hasta el orificio creado, y se diferencian en cartílago únicamente en tal sitio. Para comprender este hecho hay que tomar en consideración varios factores. En primer lugar, a pesar del nombre de células osteógenas, las que recubren y revisten superficies óseas y que constituyen también un tipo de célula de estroma medular,sonigualmentecondrógenas. Como podrán advertir las personas después de leer el capítulo anterior sobre huesos, y en particular los párrafos referentes a su desarrollo y la reparación de fracturas, estas células osteocondrógenas se diferencian en condrocitos u osteoblastos, y de este modo, forman cartílago o huesosegúnel medio enel cual se diferencian. Como podemos advertir, si son vascularizadas y en consecuenciarelativamentericas en oxígeno, formarán hueso, pero siel ambiente no es vascular, formarán cartílago (Ham). En siguiente lugar, lo que parece ocurrir en este caso, es que el tejidodereparaciónque se extendería desdeel hueso hasta el fondo del defecto enel cartílago, en términos generales, sería tejido de reparación muy alejado delhueso y, en consecuencia, de loscapilares, que en las fases iniciales están muy cerca del hueso.
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Fig. 16-6. Micrografías(decortes teñidas con hematoxilina y eosina), quemuestranla reparación cartilaginosade la articulación delarodillade un conejo, despuésde hacer un orificio de trépano. La rodilla fue sometida a movimientopasivocontinuodurante tres semanas. Obsérvese que en la región del cartílago articular el tejido dereparación que provino del hueso en plano inferior, es totalmentecartilaginoso y quela substancia intercelular del tejido dereparación, al parecer, se ha fusionado con los bordes del cartílagoarticularoriginal. Es posible explicar lapresenciade los nidos celulares enlos bordes del cartílago original y cerca de los mismos, por el hechode que los conejos empleados en el estudio noestaban totalmente maduros, y de este modo pudieronpersistiralgunas mitosisenlos condrocitoscercanos al sitio dela lesión. (Por cortesía de R. Salter, D. Simmonds, B. Malcolm y E. Rumble.)
En estesitiorelativamenteavascularlas células osteógenas se diferenciarían en cartílago. Cuando este nuevo tejido cerrase el defecto, comenzaría a recibir nutrimentos dellíquido sinovial que habría llenado el hueco. De este modo, el tejido nuevo enel plano más profundo del defecto recibiría nutrimentos desde arriba, y quedaríaen un medio con poco oxígeno y avascular, que haría que el tejido siguiera diferenciándose encélulasde cartílago.Todavíamás, dado que las células jóvenes de cartílago proliferan fácilmente como consecuencia del estímulo del movimientopasivocontinuo, lascélulas jóvenesseñaladascontinuaríanproliferandohastaquellenaran el defecto. De este modo, la tarea de reparar un defecto por trépano en el cartílago articular no corresponderíaa lascélulasdel cartílagoderivadas del cartílagoarticular,sinoa lascélulas cartilaginosas jóvenes,integrantes de las "osteocondrógenas"que cubren y revisten el huesosubyacente, y quetambién están presentesenel estroma medular. Las razones por las que el hueso no se forma en el defecto enel caso de habermovimientopasivocontinuo, serían en primerlugar, queel movimiento permite el aporte de líquido sinovial nuevo en el defecto para satisfacer la nutrición adecuada del cartílago en crecimiento enun medioavascular, y ensegundo lugar, queel movimientopasivocontinuoconstituye
un estímulopara la reparacióncartilaginosacompleta. Por las razonesexpuestas parecería queel movimientopasivocontinuo permiteque haya las condiciones adecuadas para la reparación del cartílago articular, si se cuenta con las células cartilaginosas que se requieren para proliferar y ser las nuevas células. Sin embargo, lo que también destaca este experimento, es la incapacidad aparente de las propiascélulasdel cartílagoarticularparaproliferary repararunalesión,temaquecomentaremos más adelante. Ante los interesantes resultados obtenidos en este experimento,losinvestigadoresdecidieronestudiar la cicatrización de fracturasexperimentales enel cóndilolateral del fémur de conejo, producidopor laintroducción de un bisturí nosólo a través del cartílago articular, hueso subcondral y lámina epifisaria,sinohasta un puntolosuficientemente distante para separar el cóndillo del fémur. Este cóndilo despuésfue fijado por mediode un pequeñísimo tornilloporcompresión, en yuxtaposición al sitio del fémur del cual se había separado. Lafigura 16-7A señala un ejemplotípico de lo que seobservó despuésde cuatrosemanas de cicatrización en talfractura,con el animalinmovilizado; la figura 16-7B es un ejemplo de la cicatrización obtenida con movimiento pasivo continuo. En
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Fig. 16-7. Micrografías (corte teñido con safranina O) en que se muestra una fractura experimental en el cóndilo lateral del fémur de un conejo, que ha cicatrizado en condiciones diferentes. (A) Cicatrizaci6n lograda después de cuatro semanas de inmovilización. Obsérvese queel defecto en el cartílago ha sido invadido desde un plano inferior por el tejido conectivo laxo ordinario, con vasos sanguíneos. (B)Cicatrización despues de cuatro semanas El defecto en elcartílagocerró,alparecer sinque hubierainvasión del tejido de movimientopasivocontinuo. nuevo desde la zona inferior. (Por cortesíade R. Salter y D. Harris.)
80 por 100 de los casos de este Gltimo grupo el defecto en el cartílagoquedócerrado, y hubocontinuidad de la lámina ósea subyacente. Sin embargo, hubo pocos signos de que el defecto del cartílago articular en este caso fuese llenado desde el plano inferior por la proliferación de células osteógenas que aportarannuevascélulascartilaginosas,tal como ocurre en lareparación de un orificio de trépano. Lo que parece ocurrir en este caso es que durante el movimiento pasivo continuo pueda habercrecimiento intersticial suficiente de cartílago (pág. 416),
en cada lado del defecto, para cerrarlo; ello probablementerequeriríamitosis de algunos de los condrocitosvecinosaldefecto y Harris ha observado algunos ejemplos de este fenómeno. Sin embargo, la mayorparte del crecimientointersticial tal vez dependió de la formación incrementada de substancia intercelular por parte de condrocitos del cartílago articular, en especial los vecinos al defecto. Otros experimentos indicaron que a la semana de producida la fractura, el movimientopasivocontinuo produce efectos que conducen a la cicatrización
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eficaz. En estecaso, de nuevo,podríanparticipar dos factores. En primer lugar, a diferencia de lo que podríaocurrir en articulacionesinmovilizadas,no habría inanición de los condrocitos por falta de circulación de líquido sinovial ni acumulación excesiva de productos de desecho en ellos y su matriz vecina, como para lesionarlos. En segundo lugar, el estímulo del movimiento ininterrumpido podría iniciar dicha proliferación, como es posible en el cartílago articular. Por último, los experimentos de Salter y colaboradores que se mencionaron en párrafos anteriores, seguramente tendrán aplicaciones importantes enel tratamiento de las lesiones articulares. Sin embargo, todavía es válido el concepto de que después que ha terminado el crecimientocorporal es muypequeña la capacidad regenerativa de las células del cartílago articular. A diferencia del cartílago cubierto con pericondrio, queaún poseecélulascondrógenas, o el hueso cubierto con un periostio o endostio que contiene célulasosteógenas, al parecer nohay algún mecanismo en el cartílago articular por el que una vez alcanzada la madurez y el crecimiento completo, persistieran células que constituyeran una fuente importante de otras nuevas para conservación y reparación. Dicha situación despierta la curiosidad porquedurante el crecimiento de huesos cortos, los condrocitos cercanos a la superficie articular proliferan en grado suficiente para que el cartílago articular desempeñe la misma función que las láminas epifisarias dehuesos más largos (fig. 15-45), y dado que estascélulas,adiferencia de lasdelalámina epifisaria,persisten, su morfologíano sugiere que se hayan especializado tanto como las que están en planos más profundos del cartílago articular. También cabría pensar que deben reanudar sus actividades de proliferación enel contexto en que se requiere la reparación. De este modo, a laluz de algunos de los puntos comentados enel capítulo 6 , podrían caberlas siguientes especulaciones. Los cartílagos articularesanatómicamenteestán encerradosen un compartimiento, por virtud de una cápsulaarticular, y una vez conchido el crecimiento, por láminas óseas detrás de los mismos y puesto que sus condrocitospermanecen más tarde enun excelentemedio de difusión, la posibilidad de proliferación de células menos diferenciadas y "frenadas" continuamente por un inhibidor específico (similar a chalona) liberado por lo condrocitos diferenciados más numerosos que ocupan el mismocompartimiento (un tipo de mecanismocomentado enel capítulo 61, podría constituir una explicación posible de la incapacidad aparente de división,por parte de loscondrocitos menos diferenciados.
CAPSULA ARTICULAR Y MEMBRANA SINOVIAL
La cápsulaarticularconsiste en doscapas: una fibrosa externa que suele llamársele cápsula fibrosa de la articulación y otra interna que es la membrana sinoviaf (fig. 16-1). La chpsula fibrosa articular se continúa con la capa fibrosa del periostio de los huesos que convergen en la articulación (fig. 16-1). Está compuesta de1áminas de fibras colágenas que van desde el periostio deun hueso, al del otro. Es relativamente inelástica, y de este modo, contribuye a la estabilidad articular. En lasocasiones enque lascápsulasfibrosas presentan hendiduras, la membrana sinovial se apoya en músculos u otrasestructurasperiarticulares. Los ligamentos deuna articulaciónrepresentanengrosamientos cilíndricos de la cápsula; pueden estar incorporados en ella o separados de lamisma por bolsas sinoviafes formadas por evaginaciones del recubrimientosinovial(fig. 16-1, bolsas). Cerca de sus sitios de inserción,losligamentos se transforman en fibrocartílago (fig. 16-8); las fibras de colágena se acompañan de cantidades mayores de substanciaintercelularamorfa; los fibroblastosquedan encapsulados y su aspecto recuerda al de condrocitos (fig. 16-8). Fibras de Sharpey. Las fibras de colágenaseextienden al parénquima del huesoal cual están unidos, en laforma de típicas fibras de Sharpey (fig. 16-8 €3). Es necesario recordar que los haces de fibras colágenas pueden quedar"enterrados" enel hueso como fibras de Sharpey (que sirven como medios de fijaciónparatendones,mlisculos, o lamembrana periodontal) solamente cuando las fibras se forman antes, o enel caso de que se deposite substancia intercelular ósea entre ellas y en la superficie del hueso (crecimiento por aposición), por parte de los osteoblastos que están entre los haces de fibras cercanas alhueso. En este sentido el tendón se comporta como el periostio delhueso en el sitio desu inserción(véasefibras de Sharpey,fig. 16-8B). Membranasinovial. La membrana sinovial, que es la capa más interna de la cápsula articular, recubre la articulación en todo su interior, excepto a nivel de los cartílagos articulares (fig. 16-1). La superficie interna de tal membrana suele ser lisa y lustrosa y puede presentar muchas prolongaciones, algunasde las cuales reciben el nombre de vellosidades Es regada abundantemente por vasos, y posee muchos nervios y linfáticos, como describiremos en los párrafos siguientes. Las células de la membrana han sido llamadas sinoviales o sinoviocitos. Sonrelativamenteindife-
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Fig. 16-8. (A)Mlcrografia del sitiode insercióndeltendón rotuliano ae La rata. (S)Micrografía del sitiode insertión del ligamento cruzado anterior de la rata. Obsérvense los haces de fibras colágenas en el hueso (fibras de Sharpy) enla zona inferiorde cada ilustración.
renciadas y tienden a concentrarse en el borde interno de lamisma. En algunoscasos puede habertal concentración, que dan la impresión de formar una membrana celular continua. Sin embargo, el estudio microscópicocuidadoso de la misma demostrará que las células dispuestas en la superficie interna están entre las fibras colágenas y no sobre ellas, y que participan enla formación del recubrimiento interno de la membrana. El recubrimiento interno de la cápsula articular que contiene las células sinoviales puede estar directamente sobre la cápsula fibrosa de la articulación o separada de ella por una capa de tejidoareolar o adiposo(fig. 16-lj. Sobretalbase, Key diferencia tres tipos morfológicos de membrana sinovial: 1) fibrosa, 2 ) areolar y 3) adiposa, mismas que se ilustran en la figura 16-9, y que describiremos más adelante. El tipo fibroso aparece sobre ligamentos y tendones y en otras áreas en que el recubrimiento sinovial estásometidoapresión(fig.16-1). Las célulassuperficiales, en formacaracterística, están amplia-
mente separadas entre sí (fig. 16-9A y A’), y aunque son un poco mayores y más abundantes que los fibroblastos que están bastante alejados dela superficie, suele serdifícildiferenciarlas de éstos, en los cortes.Dado quela substanciaintercelularyno lascélulascomprendelamayorparte del recubrimiento de este tipo de membrana sinovial, esto constituye unapruebaimportante del concepto deque las cavidades sinoviales son del mismo tipo que los espacios de tejido conectivo. El tipo areolar de membrana sinovial aparece en donde se necesita una membrana para el desplazamiento libre, sobre la cápsula fibrosa de la articulación, por ejemplo, en la bolsa suprarrotuliana de la articulación de larodilla(fig.16-1). Las células de la superficie están agrupadas con bastante cercanía en este tipo de recubrimiento (fig. 16-98 y E ) , por lo regular en tres o cuatro hileras, y están dentro de una capa de fibras de colágena que se fusionan de manerauniforme con las del tejido areolar. Por lo regular, en este tipo de recubrimientohaymuchas
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TEJIDOS DEL CUERPO Fig. 16-9. (A y A') Micrografías de poca y gran amplificación de la membrana sinovial de tipo fibroso. (S y S') Micrografíasde poca y gran amplificación en la membrana sinovial de tipo areolar. (C y C') Micrografías de poca y gran amplificación de lamembrana sinovia1 de tejido adiposo (todas correspondenatejidosde rata).
fibras elásticas, y a menudo están dispuestas en una lámina y tal vez sirvepara que las prolongaciones sinoviales no queden comprimidas entre los cartílagos articulares(Davies).
La variedad adiposa del recubrimientosinovial cubre los cojincillos intraarticulares (fig. 16-l),y su aspecto es similar al de una verdadera membrana celular. Las células superficiales suelen estar dis-
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puestas en una sola capa que parece descansar sobre tejidoadiposo(fig. 16-9C y C'). Sin embargo,la inspección cuidadosa revelará que las células superficiales están incluidas, en mayor o menor grado, en una capa delgada de fibras colágenas como lo están las células superficiales en losotros dos tipos de membrana de recubrimiento. Las células sinoviales varían un poco en su aspecto, y puede habermuchas células cebadas en las membranas sinoviales. Zona de transición. Enel sitio de inserción de la membrana sinovial con la periferia del cartílago articular se observa una transición entre las células sinoviales y los condrocitos, y justamente se conoce a tal región como zona transicional. En este sitio hay un pliegue o prolongación del tejido sinovial sobre el cartílago articular en un tramo pequeño. El "pliegue'', cuando se secciona al hacer un corte longitudinal en laarticulación, tiene forma de cuña(fig. 16-10). El extremo de la cuña es relativamente acelular, y labaseposeecélulas. El tejidoareolar que está en la base muestra un cambio repentino a tejido fibroso conforme se aproxima al cartílago articular y a suvez se funde con el mismo. Reparación de la membrana sinovial. Las células sinoviales son relativamente indiferenciadas, y por esta razón, los tejidos homónimos son capaces de reparaciónrápida y completa. Es útil saber lo anterior, dado que en algunos tipos de operaciones articulares se necesita eliminar tejido sinovial. Key observó que después de extraer parte del recubrimiento sinovial de lasarticulaciones de larodilla de conejo, hubo depósito rápido de fibrina en la zona lesionada, que se organizórápidamenteporacción de las células nuevas de tejidoconectivo que crecierona partir de la cápsula fibrosa. Estas pronto se diferencian en células sinoviales, de tal forma que en término de dos mesesel nuevo recubrimiento sinovial prácticamente es igual a las zonas vecinas sanas. Meniscosintraarticulares. Estas estructuras(fig. 16-1) surgende partes del disco articular de mesénquima (fig.16-2) que antes ocupaba el espacio entre el cartílago articular en formación, de la articulación en cuestión. En los meniscos el mesénquima tiende a diferenciarse en fibrocartílago. Estas estructuras pueden poseer un bordeinternolibre,como en elcaso dela articulación dela rodilla, o bien pueden dividir la articulación en dos cavidadessinoviales separadas, como en el caso de la articulación esternoclavicular. Los meniscos de la articulación de la rodilla pueden sufrirdesgarros como resultadodealgunalesión,y es prácticafrecuenteextraerlaestructura afectada. Después de extraer el menisco a veces se
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Fig. 16-10. Micrografíadepocaamplificacióndelbordedela rótula (rata) en que muestra el "pliegue" sinovial (centro), que es una estructura cuneiforme, en este plano de corte. En la zona superiorizquierda se observa unapequeñaporcióndelarótula y en la zona inferior derecha, cartílago articular.
formaotronuevo, que nace dela cápsula fibrosa. La nueva estructura que surge por el mecanismo anterior, es una réplica casi igual del menisco antiguo, pero consiste en tejido fibroso denso y no en fibrocartílago. A veceslosnuevosmeniscos que se forman por este mecanismo se lesionan lo cual puede obligar a su extirpación; por esta razón, se observó que los meniscos intraarticulares pueden regenerarse (Smillie). Vasoslinfáticos y sanguíneos. Las articulaciones sinoviales poseen un riegovascularbastanteabundante. Las ramas de las arterias que llegan a una articulación suelen llevarsangrea tres estructuras: una rama riega la epífisis; la segunda, la cápsula, y la tercera, la membrana sinovial. En este sitio se envían lechos capilares. Hay anastomosis arteriovenosas en las articulaciones, pero no se ha precisado su importancia. La membranasinovialposeecapilaresenabundancia y en muchos sitios se aproximan a la superfi-
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cie interna de la membrana, casi en su borde. Corno resultado, puede escapar sangre al líquido sinovial, porcualquier lesión mínima.Losvasos están dispuestos en una red circular en la periferia del cartílago articular, en la zona de transición, disposición que constituye el llamado círculo vascular articular de Hunter.Conviene consultar los artículos deGardner en cuanto a detalles sobre el riego de las articulaciones. El plexo linfático está enun plano un poco más profundoapartir de la superficie sinovial,quelos capilaressanguíneos. Los capilareslinfáticos comienzan en forma de tubos ciegos y se agrandan en sus extremos cerrados. Después de perforar la lámina elástica del recubrimiento sinovial convergen en vasos de mayorcalibre quepasan siguiendo la dirección general de la cara flexora de la articulación. En este sitio establecen anastomosis abundantes con linfáticos periósticos y desembocan en los principales vasoslinfáticos del miembro(véaselacita de Davies). Inervación. El lectoradvertirá quees fácilcomprender la inervación de una articulación si repasa el tema, después de leer los capítulos de tejido muscular y nervioso. La ley que John Hilton enunció en 1863 sigue siendo una de las premisas de la inervación articular: “El mismo tronco nervioso que envía ramas a los músculos que mueven una articulación también aporta nervios que se distribuyen en la piel sobrelasinserciones de losmismosmúsculos, y el interior de la articulación recibe s u inervación de la misma fuente.” El cartílago articular no posee terminaciones nerviosas.Sinembargo, las estructurascapsulares incluyenalgunos tipos de terminacionesaferentes y las de la cápsulasonmás biendel tipo de Ruffini. Se describirán los diversos tipos de terminaciones en articulaciones sinoviales al describir las terminaciones aferentes en las uniones entre tendones y músculos y en lospropiostendones, en losapartados de órganos tendinosos y receptores articulares, del capítulo 18. Además,hay que mencionar que en la cápsula articular y los ligamentos pasan finas fibras mielínicas,sitio en dondeacaban en terminaciones libres. Estas fibras se ocupan de las sensaciones dolorosas. Existen muy pocas terminaciones libres en el tejido conectivo de la membrana sinovial, y en consecuencia,pareceríaque noes muy sensible al dolor. El hecho que la membrana señalada no sea muy sensible ha sidoconfirmado en operaciones enque se han abierto las articulacionesbajoanestesialocal. Las terminacioneslibres en lacápsula y ligamentos, se estimulanconmayor facilidad por estiramiento o flexión de tales estructuras.Las finas
fibras mielínicas tambiénformanterminacioneslibres en la adventicia de los vasos sanguíneos; probablemente son vasos sensibles, y cuando menos algunas de ellas se encargan de la sensación de dolor. Tal vez las terminaciones deege tipo en la adventicia de los vasos sanguíneos sean el Gnico tipo de terminacionesaferenteslibres en las membranassinoviales. Las fibras simpáticas amielínicas (eferentes) terminan en músculo liso de vasos sanguíneos de articulaciones, para regular la corriente de sangre. Las fibrasque llegan aarticulaciones de mayor tamaño, provenientes de muchosnerviosraquídeos y cualquier nervio, pueden distribuirse en varias articulaciones. El dolor articular suele ser poco localizado. Gardner ha hecho estudios extensos de la inervación de articulaciones y sus investigaciones aportan datos detallados sobre el tema. Liquido sinovial. La cavidad sinovial surge como un espacio de tejidoconectivo, y por esta razón contiene substancia fundamental quepuede ser alimentada con líquido tisular. Este concepto de la cavidad y s u contenido ha sido reforzadopordatos de investigaciones de Bauer y colaboradores, que demostraron queel líquido sinovial era un ultrafiltrado o dializado de sangre como el líquidotisular, junto con lo que ellos llamaron rnucina, que Meyer ha identificado como hcido hialurónico. En el líquido sinovial (a diferencia del humor acuoso del ojo), el ácido hialurónico está fuertemente polimerizadoy elloexplica s u granviscosidad y propiedadlubricante. Las prolongaciones de la membrana sinovial que se extienden al interior de la cavidad y la cercanía de los capilares a la superficie de la misma permiten comprender con claridad la forma en que podría llegar el líquido tisular a la cavidad. El ácido hialurónico en el líquido sinovial es producido por las células sinoviales; constituye la substancia fundamental de la membrana sinovial, y también pasa al líquido sinovial. El contenido celular del líquido sinovial varía notablemente de una articulación a otra, y entre diversas especies, y tiende a aumentar después de la muerte. Diferentes investigadores han observadocifras de 80 a varios milesde células por milímetro cúbico. Keyobservó un recuentodiferencialtípico que expresó de este modo:58% de monocitos;15% de macrófagos; 14% de tipos poco precisos de fagocitos; 1 % de ”células primitivas”; 3% de células sinoviales, y 5% de otrosleucocitos. La entrada y la salida de substancias en el líquido sinovial dependede s u pesomolecular. Los crista-
ARTICULACIONES
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loides difunden fácilmente en ambas direcciones; esto de transición, y en los sitios de inserción de tendones y ligamentos. El cartílago prolifera en dichas reposee importancia enel tratamiento de las artropagiones y es substituido por hueso, en tal forma que tías, dado que losfármacossolublesadministrados osteófitos, como a un sujeto pueden pasar fácilmente al líquido sino- surgen espolonesóseosllamados vial. Los gasestambién difunden con facilidad en prolongaciones agudas y ganchosas alrededor dela articulación.Probablementeestasneoformaciones ambas direcciones, y de este modo, en las enfermedadesde los trabajadores de campanas neumáticas, representan un intento de limitar el movimiento de aparecen burbujas de nitrógeno en las cavidades ar- la articulación. Esta combinación de cambiosdegenerativos y ticulares. Este trastornoocurrecuandolosbuzos u proliferativos, si bien es más común en el anciano, otraspersonas que trabajanbajo granpresiónattambiénsepresenta en personas más jóvenes, en mosférica,retornancongranrapidezalapresión atmosféricanormal. La descompresión del sujeto particular cuando algún tipo de lesión ha alterado la origina la liberación súbita de los gases disueltos en dirección del peso y las fuerzas de carga que soporta una articulación. Por lo expuesto, este tipo de traslacorrientesanguíneayotroslíquidos,talcomo burbujea el ácidocarbónico en agua carbonatada torno al parecer es consecuencia de un exceso de trabajo inadecuado que hacen algunas articulaciones. cuando se quita la tapa de la botella. Las proteínas (grandes moléculas coloidales) salen del líquido sinovial por los linfáticos, pero las subsSI NFlSlS tanciasformesdeben ser eliminadas de dicho líquido por medio de fagocitosis. Las células sinoviaEl vocablo sínfisis se deriva de la expresión griega les muestranmoderadacapacidad fagocítica,pero casi toda la fagocitosis de las partículas introducidas que denota crecer juntos. Designa articulaciones en enel líquidosinovial, es tarea de losmacrófagos. que loshuesosestánseparados,pero están unidos La eliminación de las partículas en las articulaciones por combinaciones de cartílago hialino y fibrocartíesun proceso lento y es posible observar fagocitos lago. Es probable que se haya acuñado este nombre con hemosiderina en el líquido sinovial, meses des- porque el cartílagoparticipa enel crecimiento de puésque ha penetrado sangre en él. huesos en tal forma, que se pensó que la sínfisis Cambios con la senectud. La osteoartritis u eranarticulaciones en las cuales los huesos habían osteoartrosis esun trastorno, que tiende a surgir en crecido juntos por medio de sus extremos cartilagiarticulaciones conforme envejecen las personas. Este nososy se habíaformadosuficientefibrocartílago problema es tan común que algunos investigadores entre el cartílago hialino o alrededor del mismo para consideran su génesis, en cierto grado, como conseconservarunidaslasestructurasóseas.Porlaflecuencianormal del envejecimiento.Comoseñalaxibilidad del fibrocartílago dicha articulación permimos,las células del cartílagoarticular,alparecer, tiría muy poco movimiento. no pueden dividirse para conservar el cartílago, en La sínfisis del pubis es un ejemplo de tal articulala misma forma que se regeneran otros tejidos corción. En ella, el tejidoentre los extremoscartilagiporales.Porsupuesto, en caso dequeel trastorno nosos de loshuesosconsistecasiporcompletoen surja en formaprematura o grave, sele considera fibrocartílago. En su interior existe un finísimo escomopatológico.Consisteesencialmente en una pacio a manera de hendidura, y en las mujeres ducombinacióncuriosa de procesosdegenerativoy rante el embarazo tal espacio se agranda y permite proliferativo. un mayormovimientoentreloshuesos del pubis Los cambios degenerativos seobservanconmadurantelaexpulsión del fetopor el conducto del yor nitidez en las zonas más centrales de los cartíla- parto. En algunos animales inferiores l o s huesos púgos articulares. El componentenocolágeno de la bicos en realidad se separanduranteelembarazo. matriz,alparecermuestracambios en sus caracte- Hall y colaboradoreshanestudiado tal procesoen rísticas, y como resultado, las fibras colágenas de la ratonaspreñadaseinvestigaronlosefectos de las matrizquedan"desenmascaradas"yvisibles en los hormonas en el mismo (véase la bibliografía y refecortes. Al evolucionar el trastorno las fibras de co- rencias adicionales). Iágena quedan totalmente descubiertas en la superfiComo se mencionó al inicio de este capítulo, exisciearticular, lo cual leda un aspectosimilarala ten dos tipos de articulaciones que se alteran tan cotrama de una alfombragastada, y se conocea tal múnmentequefrecuentemente necesitan atención cambio como degeneración fibrilar del cartílago. médica y quirúrgica. Las articulacionessinoviales Los cambios proliferativos se observan alrededor (descritas en párrafosanteriores) son uno de los del cartílagoarticular,particularmente en lazona tipos señalados, y el otro sería la articulación inter-
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vertebral, un tipo modificado de sínfisis. La dorsalgia, que a veces tiene otras causas, puede ser resultado de alteraciones de la columna vertebral normal y estan frecuente, que constituye un grave problema médico. En consecuencia, es convenienteque el estudiante sepa contodo detalle lo concernientea lasarticulacionesintervertebrales. En la evaluación el precursor de la columna vertebral fue la notocorda, una estructura semirrígida cilíndrica. Durante la evolución, con el advenimiento de la segmentación en los vertebrados, la notocorda fuesubstituidaporvértebras óseasrígidas cuyos cuerposestaban unidos por la modificación de una sínfisis, tal como se muestra en la figura 16-11, que ilustra la estructuramicroscópica de las diferentes partes de una articulación intervertebral (disco) con diferentes amplificaciones. Como se aprecia en la micrografíasuperior,tomadaconpocoaumento,la superficie de cadavértebraestárecubiertadeuna
capa de cartílagohialinonocalcificado(zonaclara en la imagen superior y en laparte a); entre el hueso y el cartílagonocalcificadohayunazona obscura de cartílagocalcificado(señalada enla fig. 16-lla). En seguida, en sentidotransversal enla mayor parte dela zona mediade la ilustración superior existe unasuturaovalada y aplanada, y es precisamente en donde el corte pasóatravés del nhcleo puIposo del discointervertebral. Se piensa que es precisamente la herencia evolutiva de la notocorda que formó originalmente el esqueletoaxial de los vertebrados. Cuando menos en el joven, contiene algunas células, pero en su mayor parte consiste en substancia intercelular con alguna de las características del cartílagohialino. En fecharecientese ha demostrado que su posición central (que sufre la acción de cargas en la compresión)contiene en su mayor partecolágena de tipo 11, como el cartílago articular. Sin embargo la zona periférica del núcleo
ARTlCULACIONES
pulposo y anillo fibroso (fig. 16-11, parte c) que está compuesto de fibrocartílago y rodea el núcleopulposo, están sujetas a gran tensión y consisten principalmente en colágena de tipo I, que es el tipo que se observa en tendones. La combinación del núcleopulpososemilíquido situado en la zona media del cartílago hialino entre el cuerpo de dos vértebras con un anillo fibroso en su periferia(fig.16-11, parte c) constituye una "almohadilla" entre los dos cuerpos vertebrales y permite ligero movimiento entre ellas. Desafortunadamente,porrazones quese describen en cursos ulteriores dela carrera de Medicina, los discos intervertebrales pueden sufrir cambios degenerativos que interfieren con su funciónnormal de sostén. Aún más, puede haber hernia del núcleo pulposo a través de las estructuras que nonnalmente lo contienen, si éstas se debilitan y se sigue ejerciendopresión en él. Si surge una hernia através del cartílagocalcificado y el huesohaciala méduladel cuerpo vertebral, como se muestra en lafig. 16-12C, alparecernoocasionamolestiaalguna. Ejemplos de tal penetración se observana menudo en autopsias y se conocen como nódulos de Schmorl. Sin embargo, si la hernia se hace a través del anillo fibroso, el trastorno conocido como hernia o rotura del disco tiene consecuenciasdolorosaseincapacitantes,principalmenteporque ha salidoapresión parte del núcleo pulposo a un espacio muy limitado a través del cual (como se describirá enel capítulo 18) salen los nervios raquídeos de la médula espinal, a través de los conductosintervertebralesa uno y otro lados de la columna vertebral, para llegar a los tejidos del segmentocorrespondiente(consúltesela figura 17-34). De este modolarotura de un disco puede interferir en las funciones de los nervios que entran o salen del agujero que está en el sitio de rotura. Comoseñalaremos más tarde,apesar de quela degeneración o la rotura pueden causar dolor intenso y por fortuna sólo incapacidad temporal, a veces se requiere tratamientoquirúrgico.Sinembargo,incluso las grandes distensiones o cargas, sin llegar a la rotura, originanincapacidad.Todavíamás, la otra articulación que conecta las facetas posteriores de vértebras adyacentes esde tipo sinovial y puede sufrir daño y originar problemas.
OTRO TIPO DE ARTICULACIONES Además de las articulaciones sinoviales y las sinfisk existen otro tipo de articulaciones: sindesmosis,
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k1g. l e - u . lwcrogratías con m u y pocaampliticación, enque se advierte (A) un corte horizontal de un disco intervertebral. En la periferia es posible observar lasfibras circulares del anillofibroso; el área obscura ccr,:ra! es cl núc!eo pu!pcso. (B)Coi te vel" tical del cuerpo de las dos vértebras y el disco entre ellas. Pueden observarse las fibras del anillo fibroso cerca de los bordes del disco, y el material más pálido es el núcleo pulposo. (C)Corte vertical de dos vértebras y el disco intervertebral. En este caso el núcleo pulposo sufrió hernia y ha penetrado en el tejido de la vértebra en plano inferior. (Por cortesía de W . Donohue.)
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sincondrosis y sinostosis mismas que expondremos suscintamente.
SINDESMOSIS
f i g . 16-13. Micrografia con pocamp1ificacibn de la articularata, que es ejemplodesutura(sindesmosis).
ción temporoparietal deuna
El prefijo sin designa las articulaciones porque en griego significa juntar, en tanto quela raíz griega d e m o s significa banda o unión; en relación con las articulaciones su uso se ha limitado para calificar a lasbandas o mediosde unión de tejido conectivo denso. Sobre tales bases el vocablo sindesmosis denota articulaciones en que los huesos en su sitio de convergencia están unidosporbandas de tejido fibroso. Es importante saber que en una sindesmosis las bandas de tejido conectivo denso se extienden de una superficie ósea descubierta a otra. Las suturas del cráneodurante su fase de crecimiento constituyen ejemplos satisfactorios de sindesmosis. Los huesos planos del cráneo se desarrollan a partir de centrosindependientes de osificación, y después aumentan su extensiónporque se agrega hueso nuevo a sus bordes en las suturas por crecimientoaposicional.Comoresultado, el tejidoconectivo nuevo que existe originalmente entre los bordes de dos huesos vecinos, se reduce para constituir al final una banda angosta (fig. 16-3) que los une, y de este modo,surge una suturallamadasindesmosis. Las células osteógenas entre los dos huesos de la sutura aún proliferan y se diferencian en osteocitos; por este mecanismo pueden agregarse capas de hueso nuevo a los bordes de los huesos en la sutura, y esto permite que los huesos se unan en ella para crecer en extensiónconformeaumenta de tamaíío el cráneo. Por todo lo señalado, la sindesmosis permite a los. huesos crecer en extensiónvorlos mecanismos aposicionales. Una vez que ha cesado el crecimiento el tejidoconectivo en unasutura puede sersubstituido por hueso, y la sindesmosis se transforma en una sinostosis que describiremos. Despuésde ocurrirtalfenómenolosdoshuesos que coinciden en una articulación dejan de crecer en extensión. Laslíneas de sutura suelen ser irregulares,y los bordes óseos pueden ser aserrados o bien entrelazarse amanera de prolongacionesdigitiformes.Cuando se corta una sutura en forma transversal, la línea de unión suele seroblicua(fig. 16-13). A veces, en el tejido conectivo de una sutura puede observarse un huesillo aisladollamadowormiano, que se forma como resultado de desprendimiento deun pequeño grupo de osteoblastos o una pequeña espícula ósea del borde de alguno de los huesosqueconstituyan la sutura. ~~
Fig. 16-14. Micrografía depoca amplificación de la articulación basiesfenoidea dela rata. Obsérvese que el cartílago - está siendo substituido por hueso en ambos lad&.
ARTICULACIONES
SINCONDROSIS Durante el periodo de crecimiento, los discos epifisarios son ejemplo de sincondrosis (articulaciones en que los huesos están unidos por cartílago) porque consisten en cartílago hialino y conectan las epífisis que provienen de centros epifisarios de osificación, en tanto que la diáfisis surge de centros diafisarios. En casi todas las láminasepifisarias,cualquiercrecimiento substancial de hueso se hace únicamente a expensas del ladodiafisario. Sin embargo,lasincondrosisentre los huesosbasioccipital y basiesfenoideo se diferencia de la lámina epifisaria, en este aspecto,porquepermite el crecimiento de ambos huesos quese unen en tal articulación; en cortes, al parecerexiste un discoepifisario ”de doblelado” (fig. 16-14).
SINOSTOSIS Una vez cesado el crecimiento, casi todas las sindesmosis y sincondrosis se transforman en sinostosis (articulaciones en que un hueso hapenetradoen otro), lo cual esun dato neto de que la función básica de las sindesmosis y sincondrosis es permitir el crecimiento y no el movimiento. Es interesanteseñalar que en ocasiones se utilizan métodos quirúrgicos (incluido el trasplanteóseo)paratransformar las articulaciones sinoviales en sinostosis cuando algunos trastornos vuelven indeseable el movimiento.
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17 Tejido nervioso En este capítulo expondremos la estructura y función del tercer tejido fundamental en el organismo, queesel nervioso. Sin embargo, este capítulo tambiénes unaintroducción de uno de los sistemas principales del cuerpo, que es el nervioso. Los sistemas son grupos de órganos o estructuras integrados portejidosqueactúanconcertadamentepara desempeñarfunciones especiales. La cuartaparte de esta obra es una descripción ordenada de cada uno de los sistemas, con una excepción, el nervioso, que expondremos en este capítulo. La organización del tejido nervioso enel sistema homónimo en granparte dependede los mecallismosevolutivos,yporestarazón, es más lógico describirla en relación con el desarrollo filogenético y evolutivo de tal sistema. De este modo después de describir someramente las dos subdivisionesdel mismo y la forma básica de las células que lo componen,señalaremoslosmecanismosporlos cuales evolucionarony se organizaronparaconstituir el sistema nervioso. Divisionescentral y periférica del sistemanervioso. La primera división, el sistemanervioso central, está en un planoprofundo del organismo, rodeado y protegido por hueso.Consiste enel cerebro, dentro del cráneo, y la médula espinal que se extiende por el conducto vertebral, hasta aproximadamente la primera y segunda vértebraslumbares (fig. 17-1). La segunda división general del sistema nervioso, que es el periférico, está representado fundamentalmente por estructuras cilíndricas finas, los nemios, que salen del cerebroy dela médula espinal. Los nervios salen en pares, y cada una de las ramas se distribuye en cadalado del cuerpo(fig. 17-1). Los que salen del cerebro reciben el nombre de nervios craneales (pares) y lo hacen por pequeñosconductos labrados en el cráneo; los que salen de la médula espinal auno y otro lado lo hacenatravés de agujerosintervertebralesformadosentrevértebras adyacentes, y constituyenlosllamados neroios raquídeos o espinales.
Fig. 17-1. Esquema de los sistemas nerviosos central y periférico en que se advierte la continuidad entre ellos.
TEIIDOS DEL CUERPO
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BIPOLAR
1-
Axón
MULTIPOLAR
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Fig. 17-2. Formas básicas de neuronas.
Neuronas. Launidad estructuralyfuncional del tejido y del sistema nervioso es la neurona o célula nerviosa.Tiene lasingularidadestructura!de que sus prolongacionescitoplásmicas salen de ella en forma de finísimos cordones de citoplasma llamados fibras; algunas alcanzanhasta un metro de longitud.Lasneuronas suelen clasificarseatendiendo al número de tales prolongacionescitoplásmicas;las que tienen sólo una prolongación reciben el nombre de neuronas unipolares; las que poseen dos, bipolares (fig. 17-2) y las que tienenmásde dos, rnultipolares (fig. 17-2). Las neuronas unipolares son relativamente raras y las multipolares son muy comunes enel tejidonervioso. Una neurona, por todo lo expuesto, posee dos características propias. En primer lugar posee un cuerpo (fig. 17-2) que consiste enun núcleo y gran cantidad de citoplasma que lo rodea, razón por la cual a veces se conoce como pericarion (peri, alrededor y carion,núcleo o nuez). Alberga la mayor parte de los organitos que conservan laintegridad estructural y funcional de lasfinasprolongacionescitoplásmicas (llamadas fibras nerviosas) que salen de ella; esta ú1timaconstituye lasiguiente característica de una neurona.
Es importantesaber quelas neuronasnoexperimentan mitosis y que poco despuésdel nacimiento yano sedesarrollan nuevas célulasapartir de los elementosprecursores. Clasificación de prolongaciones de las neuronas: cilindroeje (axón) y dendritas. Las neuronas poseen una prolongación (única) conocida como axón o cilindroeje,posiblementeporque el eje tiende aser recto.De este modo, sólo unade lasdosfibras de una neurona bipolar y unade las muchas fibras de una neurona multipolar, son realmente el axón (fig. 17-2). La otra fibra de una neurona bipolar, a semejanza de la que se observa a la izquierda, en la figura 17-2, y todaslasdemásde una multipolar, a semejanza de la mostrada a la derecha en la figura 17-2, reciben el nombre de dendritas (del griego dendron, árbol, debido a que sus ramificaciones recuerdan la apariencia de las ramas de un árbol (fig. 17-2, lado derecho). Los impulsos nerviosos se propagan en una neurona siguiendo el cilindroeje hasta su destino, en tanto que los impulsosque reciben lasdendritas se transmiten hacia el cuerpo o pericarion. De este modo, en términos generales, el cilindroeje lleva impulsos haciaafuera del cuerpo de laneurona y las dendritas los transmiten hacia dicho cuerpo (sin embargo,hay excepcionesatalregla, pues existen fibras que podríanserconsideradas como cilindroejes por sus características estructurales y funcionales quetransmiten impulsos hacia el pericarion). A pesarde lo señalado,tal regla generalesútil. Más adelante expondremos en mayordetalleloconcerniente alcilindroeje y las dendritas. Transmisión interneuronal de impulsos. Las neuronas,a pesar deser célulasindividuales guardan vínculosfuncionales por medio de sus fibras. Tales fibras son extraordinariamente largas, pero su longitud es limitada por sudependenciadel cuerpo neuronal. Sin embargo, las fibras de mayor longitud alcanzan prácticamente un metro. Los impulsos pueden conducirseadistanciasmuchomayores,al transmitirlos de unaneuronaa otra,exactamente, como hacen los relevos en la transmisión telefónica a larga distancia. Lasuniones que permitenel paso delosimpulsosde unaneuronaaotrareciben el nombre de sinapsis (del griego sinapsis, conexión o unión) y están situadas en el punto enqueel axón de unaneuronatermina en unadisposiciónestructural especial, en parte de otra neurona. Cuando los impulsosllegan a lasinapsisdesencadenan o inhiben impulsosen la segunda neurona. En la siguiente sección consideraremoslaforma en que están vinculadas las neuronas para constituir elsistema nervioso.
TEIID0 NERVIOSO
ORGANIZACION DEL SISTEMA NERVIOSO La organización del tejido nervioso dentro del sistema del mismo nombre puede explicarse más fácilmente siexaminamos algunas de lasetapas desu evolución. Evolución de las neuronas. Las células de animales multicelulares poco a poco se especializaron paraejecutardiferentes tipos de trabajo. Las células musculares especializadas en la contracción, tal vez aparecieron antes que las nerviosas porque algunas esponjas,apesar desu aspecto fitomorfo, poseen alrededor de sus poros célulasespecializadas en contractilidad. Estas están en contacto directocon elagua marina, y en caso de que ella contenga una substancia nociva, son estimuladas directamente para contraerse y cerrar el poro. Conforme evolucionaron los organismos multicelulares y terminaron por estar compuestos de un númerocada vez mayor de células de diferentetipo, las células musculares pasaron a un plano más profundo enel cuerpo. Este cambioevolutivorequirió que se contaraconcélulasirritables que estuvieran expuestasalaestimulaciónsuperficial y dispuestas de talmanera que pudieran conducirlaexcitación hasta las células musculares más profundas. En una de las primeras etapas que evolucionó, el cuerpo de las neuronas quedó situado en la superficie, en tanto queel axón de cada una de ellas quedó en contacto directo con una célula muscular situada en un plano más profundo. La evolución ulterior del tejido nervioso dependió del desarrollo de vías que abarcaran dos o más neuronas. En tales vías la prolongación de una neurona se puso en contacto con el cuerpo o la prolongación de otra, a nivel deuna sinapsis. Salvo en los animales multicelulares muy sencillos, se necesitó una disposición de dos o más neuronas para que un estímulo desencadenara una respuesta en un músculo o glándula. Ejemplo de tal disposición bineuronal se observa en cadasegmento de una lombriz de tierra(fig.17-3). Neuronas aferente y eferente en los arcos reflejos. La primera neurona en la vía señalada, que en la lombriz de tierra (pero no en el hombre) tiene su cuerpo en lasuperficie, es llamada aferente (del latín ad, hacia, y del griego ferin, llevar) y lleva impulsos a planos profundos. Sin embargo, la segunda neurona lleva impulsos desde la zona más profunda del cuerpohacia l a s células musculares y recibe el nombre de eferente (del latín ex, hacia afuera). Juntas, estas dos neuronasconstituyenla forma más sencilla de arco reflejo. A través de la evolución, conforme los animales se alargaron por duplicación
r
Sinapsis
Cuerpodelaneurona
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1
aferente
Fig. 17-3. Esquema de una disposición de neuronas aferentes y eferentesqueconstituyen el arcoreflejo dela lombriz de tierra. (Modificado de Parker, G . H.: The Elementary Nervous System. Philadelphia, J.B. Lippincott, 1919.)
de susunidades básicas de estructuras (segmento), cada uno contuvoneuronasaferentes y eferentes para permitir la actividad refleja en cada segmento. El cuerpo humanotambiénestásegmentado y por esta razón,cada uno de lossegmentos tiene sus neuronas aferente y eferente. N e u r ocndoaense xaienóninm a l e s segmentados. Con la evolución de los animales segmentadosapareció un nuevo tipo de neurona que permitió la comunicación entre los segmentos, y con ello la coordinación de las actividadesen provecho del animal. De este modo, cadasegmento, además de las neuronas aferente y eferente, poseyó neuronas intersegmentarias o de conexión. En la figura 17-4podemosadvertir la forma en que las neuronas señaladas permiten a un estímulo recibido en un segmento,desencadenar un efecto en el siguiente. Las neuronas de estetipo tienen una función integradora y amplían la base de arcos reflejos deun segmento,avarios. Médula espinal y cerebro. AI continuar la evolución aumentó el número de neuronas conectoras, de las cuales algunas se extendieron por distancias pequeñas y otrasportramosmayores.Además, las neuronasconectoras se agruparon siguiendo el eje del animal en una posición más o menos central, y evolucionaron hasta transformarse en lo que conocemos como médula espinal. La región cefálica se amplió para formar el cerebro, que alberga innume-
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TEIIDOS DEL CUERPO Zona posterlor Cueroo lade
Neurona conectora
Aferente
Gangliodelaraízposterior Termtnación aferente enel huso muscular
Mú~culo
' Cuerpbs de neuronas aferentes de dos segmentos
Fig. 17-4. Esquema de una parte de un organismo segmentado hipotético,queseñala una neuronaintersegmentaria o deconexión.
rablesneuronas de este tipo incluidas lasque integran los estímulossensitivos de receptores especiales, en nariz,ojos,oídosyboca. Todo lo expuesto nos ayuda a entender la forma en que las neuronas conectoras están dentro del sistema nervioso. Todavía más, partes de las neuronas aferentes y eferentes del segmento corporal también están dentro del sistema señalado. Las demás partes de las neuronas aferente y eferente, por estar fuera del sistema nervioso central, constituyen la porción periférica del sistema que estudiamos. Para explicar lo anterior,describiremoslaforma en que cambió laposición del cuerpo de las neuronas aferentes conforme continuó la evolución. Ganglio de la raíz posterior y craneales. Las primeras neuronas aferentes que evolucionaron, como hemosseñalado, tenían su cuerpocelular en lasuperficie del animal (fig. 17-3).Sin embargo, este no era un sitio adecuado para su función, porque podía lesionarsefácilmente el cuerpo de las neuronas, problema particularmente serio porque no hay regeneración de estas estructuras (véase la pág. 47). Sin embargo, en circunstancias adecuadas e1 cuerpo de una neurona viable puede regenerar nuevas fibras si éstas son dañadas. De este modo, era mejor que el cuerpo de las neuronas aferentes estuviera enun sitio más profundo, lejos de todo factor lesivo, para establecer conexión con la superficie a través de una largafibra y captarestímulos;deestemodo, si se lesionaba la fibra podía ser regenerada a partir del pericarionprotegido.Estadisposición,entérminos generales, es la que se observa en las neuronas sensitivas de animales superiores.
en el Fig. 17-5. Esquema de un reflejobineuronalsencillo hombre, que es el rotuliano o de estiramiento. Adviértase que el cuerpo de la neurona aferente está enel ganglio de la raíz posterior, por fuera del sistema nervioso central.
Enel serhumano, el cuerpo de casi todaslas neuronasaferentesestá en intimacercaníaalsistema nerviosocentral, sin formarparte del mismo. Como se demuestra en la figura 17-5,el cuerpo de talesneuronasestá en gangliospequeños y redondos, y los que poseen el cuerpo de las neuronas aferentes reciben el nombre de ganglios raquídeos o de la raíz dorsal o posterior. Existen dos ganglios para cadasegmento,unoencadalado de lacolumna vertebral. Sin embargo,nodebemosolvidar que a pesar que la segmentación del organismo esté indicada por las vértebras, cada segmento corresponde mitades a adyacentes de ellas. La figura 17-34 muestrala imagen después de un cortetransversal de la columna vertebral, al nivel en que los agujeros intervertebrales se extienden desde el conducto vertebral,unoparacadalado.Talesagujerosestán entre vértebras contiguas, y señalanlazona media de un segmento. Como podemos observar en la parte izquierda de la figura 17-34los ganglios espinales estánprotegidosdentro de talesagujerosintervertebrales. Otrasfibrasaferentes llegan alencéfaloporlos neivioscraneales. El cuerpode tales neuronásestá también situado en ganglios llamados craneales, cerca del encéfalo, pero no dentro del mismo. En ocasiones se utiliza el término ganglios cerebroespinales paradenotar los ganglioscraneales y espinales. EZ cuerpo de todas l a s neuronas aferentes que llegan al sistemanerviosocentralprovenientes de los seg-
TEJIDO NERVIOSO
mentos corporales, está dentro delos ganglios espinales o craneales. Neuronasaferentes. Este tipo de estructuras es esencialmente bipolar. En la evolución comenzaron portener una fibra que llegabaa la superficie y transmitía impulsos hacia el cuerpocelular, y otra fibra dirigida haciaadentro, que conducía los impulsos hacia la médula espinal. Este tipo de neurona aferente bipolar se muestra a la izquierdn en la figura17-2.Durante la evolución, las dosfibras se desplazaron una hacia otra, como las manecillas de un reloj que convergen enun puntoparticular, de tal forma que excepto en algunos sitios, tales células al parecer poseen un solo polo y por ello reciben el nombre de seudounipolares, o inclusounipolares. Es interesante señalar que las dos fibras también se desplazaron y fusionaron para formar un segmento proximal común durante el desarrollo embriológico de las neuronas aferentes en los ganglios dela raíz posterior.Comopodemosadvertir enel centro de la figura 17-2, las prolongaciones proximales comunes se ramificaron en un sitio cercano al cuerpo para formar una unión en T y las dos fibras se extiendenen direcciones contrarias. La mayor de las dos ramas (fibra periférica) llega hasta una terminación sensitiva, en tanto que la más corta (central) penetra en la médula espinal. Excepto en lo que toca a la terminación de lafibraperiférica en la terminación sensorial, que recibe impulsos locales y de este modo es dendrítica,lasfibrascentral y periférica poseenlaestructura de un axón. Además,ambas llevan impulsos en forma activa hacia la médula espinal. Así, en este caso especial, ambas fibras suelen ser consideradas como un axón, y el cuerpo celular está unido a su lado.Comootraposibilidad estas fibrastambién pueden sercalificadascomorama central y periférica,respectivamente, deuna fibra aferente. Las fibras de lasneuronas aferentes llegan a la médula espinal en un punto posterolateral, y dentro del tronco medular pueden establecer sinapsis directamente con neuronas eferentes del mismo segmento (como la fig. 17-5), o conneuronasintersegmentarias. Sin embargo,algunascursanportramospequeños en sentidodescendente, o distanciasmayores en sentidoascendenteparahacer sinapsis con neuronaseferentes de otros segmentos o neuronas intersegmentarias. Neuronaseferentes. El cuerpo de las 'neuronas eferentes es multipolar y, exceptuadas algunas neuronas del sistemaautónomo(quedescribiremos más adelante),están dentro del sistemanervioso central. El axón de las neuronas eferentes raquídeas, en términos generales, sale de la médula por las raí-
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ces anteriores de los nervios del mismo segmento queaquelen que está el cuerponeuronal(véase la fig. 17-5) y sus terminaciones eferentes llegan a los músculos. Sin embargo, las células musculares de las vísceras reciben fibras eferentes de las neuronas del sistemaautónomoque están por fuera del sistema nerviosocentral.Describiremoslasterminaciones eferentes de las células musculares, enel siguiente capítulo. Acciones en que participan arcos reflejos. Los estudiantes de Medicina y materias paramédicas, en sus estudiosaprenden ahacer pruebas conreflejospara saber si funcionan adecuadamente las diversas partes del sistemanervioso.Uno de los reflejos que más se examina en clínica, es el rotuliano. El individuocruza sus piernas y relaja los músculos de las mismas, y el operador percutebrevementeeltendónqueestápor debajo de la rótula, como se muestra en la figura 17-5. El estiramiento deltendón contrae el músculo cuadríceps crural, y con ello, estimula los receptores miotáticos (descritos enel capítulo 18), lo cual hacequese generen impulsos aferentes que los llevan hacia la médula, y en ella las neuronas establecen sinapsis con las eferentes cuyos axones se extienden a las fibras en el mismo músculo, tal como se señala en la figura 17-5. Es frecuente que las fibras aferentes y eferentes en un segmento dado cursen en el mismo nervio periférico. La contracción desencadenada en elmúsculopor impulsos eferentes hace que el pie se mueva hacia adelante. El reflejo rotuliano es ejemplo del tipo más sencillo de reflejo que aparece en el organismo, en el cual participan solamentedosneuronas.Otros complejos entrañan la participación de más neuronas. Los reflejos sonunmecanismofundamentalenla conducta humana. A pesar de ello, tal como describió Pavlov en sus experimentos clásicos en perros, el condicionamiento modifica la conducta refleja. En la médulaespinalexistensinapsisentreneuronasaferentes y eferentes,pero los impulsosaferentessuelenviajar hasta el cerebro antes de activar una respuesta eferente. Por las neuronas de asociación el cerebro contiene incontables circuitos de otra indole (alternativos), de tal forma que una vez que llegan a éI los impulsos aferentes, desencadenan muy diversas respuestas eferentes con base en el circuito particular excitado.Los métodos de condicionamientoinfluyensobre la elección deun circuito determinado y amplían las posibilidades de respuestas a unestímulodado. En formageneral,podemos entender por qué un estímulo particular no desencadena la misma respuesta en todas las personas, y lo quepuede ser placentero parauna,tal vez sea desagradable para otra.
Basessegmentariasdelainervación.Paraconocer la inervación y los reflejos de diversas zonas del cuerpo, es importante apreciar quela organización del sistema nervioso refleja elplan segrnentario bh-
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TEIIDOS DEL CUERPO
sic0 del cuerpo. Por ejemplo, los nervios raquídeos contienen fibras aferentes y eferentes de un segmentoindividual, y llegan sóloa tejidos que se desarrollan a partir de tal segmento. Sin embargo, las fibras musculares en cualquier segmento dado suelenfusionarseconlasdeotrossegmentospara formar músculos que abarcan varios de ellos. A pesar de lo dicho, las fibras musculares que nacen de un segmentodadoretienen su inervacióneferente del mismo, de tal manera que los grandes músculos poseen inervación eferente de varios segmentos. La importancia de los conceptos expuestos se capta cuando se estudia alguna lesión en la médula espinal, dado que si ella destruye las neuronas aferentes o eferentes (o sus fibras) en tal segmento, es posible precisar el sitio de la lesión al localizar la región en la cual se ha perdido la sensibilidad, o bien investigar los músculos particulares que han perdido su función. Resumen. El cuerpo de las neuronas aferentes estádentrodegangliosraquídeos o cerebralespor fuera del sistema nervioso central. Sin embargo, el cuerpo de todas las neuronas intersegmentarias y de las neuronas eferentes (excepto algunas que pertenecen a1 sistema nervioso autónomo), están dentro del sistema señalado. La piel y los músculos que se desarrollan a partir de un segmento corporal dado reciben fibras de nervios de tal segmento.
DESARROLLO DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL Paracomprender la composiciónhistológica del sistema nervioso conviene contar con algunos datos respectoalaformaenque se desarrollaen el embrión. Para ello haremos un resumen. En el capítulo 6 señalamos el desarrollo embrionario del tubo y las crestas neurales a partir del ectodermo, fenómeno que se ilustró en la figura 6-3, que también muestra la forma en que se transforma el tubo en médula espinal y cerebro. Las células del tubo y las crestasneuralesconstituyenelllamadoneuroecfoderrno. Consideraremos en primer término los mecanismos por los cuales las célulasneuroectodérmicasdel tubo neural se transforman en el sistema nervioso central, y despuésexpondremoslaformaenquelascrestas neurales participan en la formación del tejido nervioso periférico y autónomo.
Desarrollo de la médula espinal A causa de la proliferación celular, la pared del tubo neural se engruesa, y al cabo del tiempo su interior dis-
minuye de tamaño (fig. 6-3, zona inferior izquierda). La columna vertebral en desarrollo se alarga mucho más que la médula que contiene en su interior, lo cual tiene dos consecuenciasimportantes. En primer lugar,dado que la médula sigue unida al cerebro, su extremo en el adulto no alcanzaelfinaldel conductovertebral sino que apenas llega al nivel de la primera o segunda vértebras lumbares. En segundo lugar, las diversas regiones segmentarias de la médulaqueoriginalmente mostraban correspondencia con los segmentos que inefvan, poco a poco ascienden a niveles que están por arriba de sus respectivossegmentos corporales,y de esta manera, las fibras aferentes y eferentes que salen de cada segmento medular para alcanzar sus segmentos corporales deben pasar en sentido descendente en los lados de la médula, hasta alcanzar el agujero intervertebral correspondiente. Esta disposición se advierte con toda nitidez en el extremo caudal de la médula, y explica por qué la porción caudal del conducto vertebral no contiene médula alguna, sino fibras aferentes y eferentes de dirección descendentequeprovienendesegmentos inferiores de la médula hasta alcanzar los agujeros intervertebrales correspondientes.
Desarrollo del cerebro Esta exposición está destinada a estudiantes que no han recibido instrucción al respecto en otros cursos. No es raro que el estudiante que examine el cerebro por primera vez, se maraville ante la complejidad de tal órgano(fig. 17-6), y se pregunte cómo pudo surgir de una estructura tansencilla comoel tuboneural. En dicha transformaciónparticipan dosmecanismos de desarrollo: 1) diferencias en la rapidez de crecimiento en diversas partes de lapareddeltubo neural, de tal manera que se engruesa en algunas zonas más que en otras y 2) crecimiento longitudinal del tubo neural en el cual surgirá el cerebro, queresulta demasiado largo para adaptarse longitudinalmente en el espacio que ocupa y, como resultado, se flexiona. El extremo craneal del tubo neural muestra tres dilatacionesnetas,lasvesículas cerebrales primarias. De adelante a atrás se denominan en la forma siguiente: 1) prosencéfalo o cerebro anterior, 2) mesencéfalo o cerebro medio, y 3) rombencéfalo o cerebroposterior. Describiremosen primer lugar elrornbencéfalo O cerebro posterior, que es la zona que se continúa con la médula espinal y después las zonas restantes. Rombencéfalo. Si, porejemplo, se reflexionaraun tubo de caucho sobre sí mismo, la zona de flexión no y conservaría su formatubularsinoquedaríaancha aplanada y su interior quedaría reducido a una hendidura transversal. De manera similar, cuandoeltubo neural es flexionado en elrombencéfaloenel puntb conocido como acodadura protuberancial, sus paredes laterales divergen y asumen la forma que describimos para el tubo de caucho. El techo delgado se estira mds que el suelo y se transforma en un recubrimiento fino
Fig. 17-6. Corte medio sagita1 del encéfalohumano. Seha seccionadoparte del lóbulo frontal (zona superior izquierda) para exponer el ventriculolateral de ese lado. Lo que era originalmente el interior del tubo neural se muestra con zonas punteadas obscuras. AI revisar esta ilustración, el estudiantedebecomenzar en la esquinainferiorderecha y seguirel conducto central de la médula hasta los diversosventrículos cerebrales, y visualizar laforma en que las partesfundamentales del encéfalosedesarrollaron a partir de zonas de la pared del tubo neural.
AgujeroInterventricular
-Y ‘ *\
Hlpotálamo
central de la médulaespina1
sobre la luz aplanada en tal sitio. Sin embargo, el suelo adquiere grosor en el rombencéfalo, y constituye el bulbo y la protuberancia (fig. 17-6). Los lados del tubo forman grandes protuberancias que se fusionan y constituyen el cerebelo (fig. 17-6). La luz del tubo neural persiste en el rombencéfalo en forma de cavidad, que es el cuarto ventriculo.Como se explicará en su momento exacto,contienelíquidocefalorraquídeo ycomunica con otros ventrículos del cerebro. Mesencéfalo. Conserva su estructura tubular y su luz queda reducida a un pequeño acueducto (fig. 17-6) que conecta los ventrículx del prosencéfalo con los del rombencéfalo. El bulbo, la protuberancia y el mesencéfalo contienen grupos importantes de cuerpos neuronales que reciben elnombredenúcleos. Las fibras ascendentes y descendentes pueden establecer sinapsis en esta región o pasar sin interrupciones a través de ellas. Prosencéfalo. Laacodadura encefálica que se desarrolla entre el mesencéfalo y el prosencéfalo no está sometida al efecto de “aplastamiento” como ocurre en elcaso de la -acodadura protuberancial, de talforma queelorificiointerior no sufreaplanamiento. Es útil considerarqueel prosencéfalo está formado por dos partes. En su zona caudal el engrosamiento de las paredes del tubo forma el telamo y el hipotálamo. La parte rostral o anterior consiste en dos hemisferios cerebrales (fig. 17-6). El tálamo se ocupa fundamentalmente del “relevo” o retransmisión de impulsosaferentes de nivelesinferiores del cerebro y médula a centros superiores en los
hemisferios cerebrales. El hipotálamoregula 6 integra muchas funciones corporales importantes, principalmentea travésdelsistemanerviosoautónomo,que describiremosmásadelante.Tambiénproduce neurosecreciones y controla la liberación de muchas hormonas que describiremos en relaciónconlasglándulas endocrinas en el capítulo 22. La luz del tubo neural persiste en estesitio en forma de una hendidura vertical conocida como tercer ventriculo (fig. 17-6). Enla parte rostral del prosencéfalo las paredes dorsolateralesdeltuboneuralforman dos evaginaciones muygrandesconocidas como hemisferioscerebrales, cuyas cavidades o ventrículos laterales conectan con el tercer ventriculo a travésdel agujerointerventricular. La superficie de los hemisferios cerebrales muestra flexuosidades profundas, las hendiduras más hondas reciben el nombre de fisuras y las superficiales, el de surcos; estas últimas separan los rebordes de tejido Ilamados circunvoluciones (fig. 17-6). Dentro del encéfalo que comprende los dos hemisferios cerebrales, se integra la información sensorial, en particular de los órganos de los sentidos, y comienzan y son coordinadasrespuestasmotorasvoluntarias.Además, es la parte del cerebro en la cual ocurren los procesoscomplejos de ideación,aprendizaje, memoriza ción, adquisición yempleodellenguaje,queseguramente están ocurriendo en este momento en el cerebro dellector.
El tejido del sistema nervioso central se desarrolla a partir de las células delapareddel tubo neural.
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TEJlDOS DEL CUERPO Fig. 17-7. Esquema que seiiala las líneas principales en las que se diferencian las células neuroectodérmicas del tubo neural para generar las del sistema nervioso central.
Las células neuroectodérmicas (neuroepiteliales) que forman el tubo, pueden diferenciarse como se señala en la figura17-7, en tresentidadesseparadasque forman: 1) neuronas; 2) células llamadas oligodendrocitos y astrocitos que describiremos en párra-
fos siguientes, y 3) células ependimariasquerecubren el interior del tubo y más tarde los ventrículos delcerebro.Expondremosen las páginas siguientes la forma en que están dispuestos los tres tipos de células en el sistema nervioso central.
TEIID0 NERVIOSO Fig. 17-8. Esquemade un corte transversalde la médulaespina1 (zona superior) que muestra la distribucióndesubstanciagris y blanca. Enelesquema inferior se muestrauna mayor amplificación de la substancia gris y blanca, respectivamente.
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Cara posterior Conducto central Asta posterlor
\ f 7
/
J
\
Cara anterior
Fibra nerviosa desnuda
Neurona del asta anterior Núcleo de la célula de neuroglia
-
Fibra nerviosa Vaina de rnielina
CELULAS DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL Y SU ORIGEN Antes de profundizar en los estudios histológicos, destacaremos dos características importantes del tejido del sistema nervioso central. En primer término, a diferencia de la disposición de otros tejidos por ejemplo, las células funcionales del tejido epitelial o del músculo que están sostenidas por substancias intercelulares del tejido conectivo, en el sistema nervioso las neuronas y sus prolongacionesqueconstituyenlafracciónfuncional, no están sostenidas directamente por tejido conectivo o sus substancias intercelulares, sino por células derivadas de las mismas progenitoras de las neuronas(fig. 17-7). En cojunto reciben el nombrede neuroglia, porque en su función de sostén, al parecer "aglutinan" las neuronas al estar entre el cuerpo
Y las fibras neuronales, y permitir que queden fijas en un sitio. Por Io expuestoantes, dentro del sistemanervioso central aparece tejido conectivo solamente en vasos sanguíneos que lo penetran y le llevan nutrimentos; por lo tanto el tejido del sistema nervioso central es blando y estructuralmente débil. En segundo lugar, las células de un tipo de neuroglia hansidollamadas oligodendrocitos (del griego oligos, pocos, y dendron, árbol), porque sus células son pequeñas que poseen unas cuantas prolongaciones que se ramifican (fig. 17-7). Se ocupan, en el sistema nervioso central, de elaborar un materialgrasollamado rnielina (de mielos, médula), en tal formaqueintegran unrecubrimientopara casi todos los cilindroejes individuales del sistemanervioso,en la mayor parte de su trayecto. Tales cilindroejes reciben el nombre de fibras rnielínicas. El
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TEIIDOS DEL CUERPO
recubrimiento mielínico deestasfibras tiene como fin fundamental el aislamiento eléctrico. Otro tipo de célula de neuroglia recibe el nombre de astrocito (del griego astron, estrella) porque tiene muchas prolongaciones en forma estrellada desde el cuerpo celular(fig. 17-7). Existe unavariedadmásde células del sistema nervioso central, que originalmente fueron clasificadas como un subtipo de neuroglia que es la microglia, por su pequeño tamaño. Sin embargo, se sabe ahora que no provienen de las células progenitoras de las neuronas como lo hace la neurona verdadera, sino que nacen de monocitos y de este modo, vienen a ser macrófagos pequeños. Las neuronasysus células de sosténderivande células progenitoras comunes del tubo neural y los oligodendrocitosproducen la mielina querecubre lasfibrasmielínicas. Una vez señalado 10 anterior captaremos las diferencias en estructura microscópica entre las substancias gris y blanca del sistema nervioso central. Este es uno de los primeros ejercicios de laboratorio quepractican los estudiantes al comenzar a revisar las característicashistológicas del sistema nervioso central.
SUBSTANCIAS GRIS Y BLANCA DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL Los dos componentes principales del sistema nerviosorecibieron el nombrede substancia gris y blanca, por suaspectoasimplevista.Daremos la explicación de tal diferencia. Substancia gris. Como resultado de proliferación en la parte más interna de la pared del tubo neural (fig. 17-7), las células son desplazadas hacia las capas medias de tal estructura. Casi todas ellas se diferencian en neuroblastos, y al final, enneuronas (fig. 17-7). Sin embargo,algunas se diferencianen neuroglia. El cuerpo de las neuronas y sus diversas células gliales de sostén constituyen los principales componentes de la substancia gris. El cuerpo neuronal está rodeado de marañas de fibras que representan el comienzoyterminacióndelasfibrasnerviosas que van al cuerpo neuronal o vienen del mismo. Por suaspectomicroscópico enmarañadoseha llamado neurópilo a este componente de la subtancia gris (del gr. pilos, fieltro). El axón del neurópilo no muestra mielinización importante, y las dendritas carecen totalmente de mielina. En la médulaespinal la substanciagris tiene, a grandes rasgos, la forma de H cuando se observa en el corte transversal (fig. 17-8). En consecuencia, se
ha dicho que la substancia en cuestión tiene dos astas posteriores y dos anteriores. En realidad, las astas son columnas continuas que se extienden hacia arriba y abajo en la médula. En algunas partes hay una columna lateral en cada lado. El cuerpo de las neuronas es el elemento que abunda en el asta anterior (fig. 17-8, zona inferior izquierda). La substancia gris tiene tal color porque contiene innuwlerables células y bastante poca mielina. Substancia blanca. En la médula espinal, la substancia blanca que rodea la región en forma de H de substancia gris (fig. 17-8), está compuesta de innumerablesfibrasnerviosasquediscurrenensentido ascendente y descendente en la médula. Su color se debe a que la mayor parte de las fibras están recubiertas de mielina que es un material graso blanco. En consecuencia,la mielina comprende la mayor parte de la substancia blanca. La substancia blanca no contiene cuerpos de neuronas. Las fibras que contiene nacen del cuerpo neuronal que está en la substancia gris en el encéfalo o médulaespinal o en gangliosraquídeos. La fibras están organizadas en fascículos o haces de los cuales cada uno contiene fibras recibidas de neuronas con función similar, de tal manera que existen haces o fascículos motores y sensitivos independientes. La substancia blanca no contiene cuerpos neuronales, pero sí muchas células gliales. La médula en desarrollo, los espongioblastos de la capa media en formación, se transforman en astrocitos o en oligodendrocitos(fig.17-7). Estos dostiposde células gliales en especial los oligodendrocitos,proliferan en los intersticiosentre los axones(fig.17-8, derecha), y envían sus prolongaciones entre ellos. Los oligodendrocitosestándispuestosenhilerasentre los cilindroejes mielínicos, y como señalamos, se encargandedepositar la mielina en el sistemanervioso central. Tal substancia es un complejo de lípidosyproteínasquecontienecolesterol,fosfolípidos,glucolípidosyproteínasy se disuelve en su mayor parte en disolventes de grasa. Por lo expuesto, cuando se preparan los cortes comunes de tejido nerviosoconparafina, se extrae el componente lípido de la mielina. Cuando los cortessonteñidos con hematoxilina y eosina, en cada sitio en que hubo mielina aparece un espacio redondovacío, excepto en un pequeño punto circular que representa el corte de un cilindroeje que en vida estuvo rodeado de mielina (véasefig.17-8, zonainferior izquierda). En la substancia blanca se observa uno que otro núcleo entre los espacios vacíos y pertenecen a células gliales.
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Por medio de fijadores que vuelveninsoluble la mielina, es posible demostrar su presencia con colorantes adecuados y especiales, incluso en cortes de parafina. El ácido ósmico es el que fija la mielina de tal manera que no se disuelve en los cortes por parafina, e infunde a la mielinauncolornegro, de modo que en los cortes de médula fijados con dicho ácido, la substancia blanca aparece de color obscuro o negro (fig. 17-9). Mielinizacióndelsistemanerviosocentral. Aquí los oligodendrocitosson los encargadosdeformar la mielina,principalmente los queestánentrelas fibras nerviosas de la substancia blanca. Sin embargo, losoligodendrocitos de la substanciagristambién forman mielina, aunqueenunamenorcantidad. Cada oligodendrocito participa en la formación de una vaina de mielina, al "envolver" de manera espiral un segmento de la fibra nerviosa, con capas sucesivas de cada una de sus prolongacibnes, como se muestra en la figura 17-10. El citoplasma de la proFig. 17-9. Micrografia poco amplificada de un cortetransversal de la médula espinal de la zona sacra, fijada en ácido ósmico. longación queda comprimido en el cuerpocelular, de tal manera que el material envolvente (fig. 17-10) Lasubstanciablanca tiene aspectoobscuro,por la presenciade termina porcomprender apenasdoscapas de la 'mielina enlas vainasde lasfibras nerviosas. membrana celular que aportan los lípidos, fosfolípidos y el colesterol para la mielina. El procesode mielinización, en este caso, es semejante en diversas DISTRIBUCION DE LAS SUBSTANCIAS GRIS Y formas al que se observa en el sistema periférico, en BLANCA ENEL ENCEFALO la mielinización delasfibrasnerviosasperiféricas, pero,porlodemás, es máscomplejo.Después de exponer más adelante en este capítulo la míelinizaEn el encéfalo,laformacióndelassubstancias ción del sistema nervioso periférico, el lector podrá gris y blanca sigue inicialmente un patrón similar al captar con mayor facilidad la mielinización del sis- de la médulaespinal: la primeraformalascapas tema nervioso central. medias y la segunda,lasexternas del tubo neural. El procesode mielinización delsistemanervioso En el bulbo, la protuberancia, el mesencéfalo y alcentralcomienza en la substancia gris cerca del gunaspartes del prosencéfalo, la substancia gris cuerpo de una neurona y avanza siguiendo el axón aparece en sitios que corresponden, en términos geen la substancia blanca. Comienzadesde el cuarto nerales, a los de la médula, y al igual que en ésta G1mes de la vida fetal y es incompleto al nacer el suje- tima, termina por quedar cubierta por la substancia to de tal forma que algunas fibras se vuelven mielí- blanca. Sin embargo, tal como ocurre en otras parnicas durante el primer año de vida. La cantidad to- tes del encéfalo, los neuroblastosdelascapasmetal de mielina en el sistema nervioso central aumendias del tubo neural emigran a través de la capa exta desde el nacimiento a la madurez, y las fibras in- terna de la pared (de la cual se desarrollará la subsdividuales adquieren gran cantidad de esta substan- tancia blanca) y ocuparán una posición que será la cias durante el periodo de crecimiento. En las zonas más externa en el tubo. Por esta razón, los hemisfecentral y periférica del sistema nervioso la vaina de rioscerebralesy el cerebeloterminan porquedar mielina es interrumpida por los nodos de Ranvier ( n cubiertos por una capa de substancia gris (corteza) en la fig. 7-10). (fig. 17-6). Por talcausa,lasdospartesseñaladas La estructura y además importancia de estos nodelencéfaloposeensubstanciagris no sólo en un dos se explicará al hablar de la conducción de l o ~ plano profundo con respecto a la substancia blanca, sino también en un plano superficial a esta Gltima, impulsos nerviosos. Los segmentos de fibra nerviosa la entre nodos consecutivos reciben el nombre de espa- locual explica por qué la zona más externa de cio internodal. médulaespinal comprendesubstanciablanca, en
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NEURONAS DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL Casi todas las neuronas del sistema nervioso central son multipolares y poseen muchas dendritas ramificación de dicotómica (fig. 17-2, lado derecho). Tienen un sólocilindroeje,quea veces poseeramificaciones,las cuales se desprendenen ángulo recto desde el axón, y se les denomina colaterales (las ramillas señalahs con flechas en la fig. 17-11). En sus terminaciones, los axones se dividen en arborizaciones. Cuerpodelas
Fig. 17-10. Diagrama que ilustra la relaci6nentre los oligodendrocitos y las fibras nerviosas en la materia blanca y cómo se formala mielina por medio deprocesosancho,aplanados, que envuelvenlasfibrasen capas sucesivas que se convierten enmielina.Nótese que un oligodendrocito (O) envía procesos (c) amás deunafibra nerviosa a la vez, envolviendo sólo partes de ellas. La unión entre la parte de una fibra mielinizada por el proceso de un oligodendrocito y la parte mielinizada por el siguiente, es un nododeRanvier (n). (Bunge, M. L., Bunge, R. P., y Ris, H.: J. Biophys.Biochem. Cytol., 10:67, 1961.
tanto que la del encéfalo y el cerebelo, es substancia gris. Después de explicar la forma en que está dispuesto el tejido nervioso en el sistema nervioso central con baseen la histogénesis delasdossubstancias mencionadas,describiremos en detalle la disposición neuronal de tal sistema.
neuronas
El cuerpo de las neuronas suele ser grande, aunque el de algunas es pequeño (4 pm de diámetro). Por tal razón, las células más grandes (hasta 135 pm de diámetro), constituyen algunas de las de mayor tamaño en el organismo. El cuerpo neuronal puede ser redondo,ovalado,aplanado,ovoide o piramidal. El cuerpo de las neuronas del sistema nervioso central está situado en la substancia gris. Núcleo. El núcleo de casi todas las neuronas está en el centro del cuerpo celular, pero como advertiremos en las del sistema autónomo periférico, es un poco excéntrico. En términos generales el núcleo es grande y esférico (figs. 17-12 y 17-13). En las neuronas pequeñas aunque es menor el núcleo, sigue siendo mayor en relación con el cuerpo, que en las de mayortamaño. La cromatinanucleardediversas neuronas es casi porcompleto del tipoextendido (figs. 17-12 y 17-13), de tal manera que los gránulos son pequeñísimos o no se observan con el microscopiofotónico.Comoresultado, sobresale el gran nucléolo, Único, central. Su aspecto muy notable en la microscopia fotónica (figs. 17-12 y 17-14) ha sido comparado con el ojo de un buho, tal vez por un lectorqueestudiaba de noche. En las micrografías electrónicas se puedeobservar algo decromatina periféricaen la cara interna de la cubiertanuclear (fig. 17-13). Algunos tipos de neuronas con cuerpo grande son, en forma característica, tetraploides. Substancia de Nissl. Con el microscopio fotónico se observan, en el cuerpo y en las dendritas de gran tamaño de las neuronas, cúmulos de material basófilo(fig.17-12)quehansidollamados cuerpos de Nissl, en honoralneurólogoalemán Franz Nissl, quien fue el primero en describirlos al comenzar este siglo. Con el microscopioelectrónico tales cuerpos consisten en regiones del citoplasma ricos en cisternas aplanadas de retículo endoplásmico rugoso, con muchos ribosomas libres y unidos, y polisomas dis-
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pero en otros tiposdeneuronaslas cisternasestán dispuestas en formairregular enel citoplasma,como se observa enlafigura 17-13. Los abundantes ribosomas libres enel cuerpo de la neurona (fig. 17-13) sintetizan continuamente nuevas proteínascitoplásmicas quefluyen por el axón y las dendritas, para substituir a las utilizadas enel metabolismo. Sihay secciónaccidental de un axónaparece un cambio conocido como reacción axónica: desaparecetemporalmentela substancia deNissl en el cuerpo(fenómeno que se ha conocido como cromatólisis), y elnúcleosedesplaza a un lado(fig. 17-14). En el caso enqueseregenereel axón, reaparece la substancia deNissl. Neurofilamentos. El microscopiofotónicoseñaló lo que a primera vistaparecíanfibrillas en las neuronas,razón porla cual fueron denominadas neurofibriflas. Sin embargo, con el microscopio electrónico fueron identificadas como hacesde filamentos llamados neurofilamentos (con la letra F en la fig. 17-15). Tienenunos 10 nmde diámetro y corresponden a los que se han denominado filamentos intermedios. No se haesclarecido su composición, excepto que consisten en proteínas.
Fig. 17-11.Micrografíacon mediana amplificación, de una neurona piramidal de la corteza cerebral de gato, en quese obObsérvense las "espiserva su axón (A) y unade las dendritas (D). nas" de l a s dendritas.Las flechasindican ramascolaterales del axón.Coloraciónde Golgi modificada. (Por cortesíade E. G. Bertram.)
persos entrecisternasadyacentes(fig. 17-13).Por supuesto, la abundancia del rRNA, en los ribosomas libres y unidos, es la causa de la basofilia de los cuerpos de Nissl, en el microscopio fotónico. En las grandes neuronasmotorasdichos cuerpossonde grantamaño, y lascisternasaplanadas estándispuestas en una forma más o menos paralela entre sí,
Fig. 17-12. Micrografía con inmersión en aceite, de una neurona del astaanterior delamédula spinal de gato(tincióncon violenta de cresilo). Se observan nítidamente los corp&culos de Nissl. (Barr, M.L., Bertram, L.F., and Lindsay, H.A.: h a t . Rec., 107:283, 1950.)
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TEJIDOS DEL CUERPO Fig. 17-13. Micrografía electrónica ( X 15 000) de parte del cuerpo de una neurona del núcleo supraóptico de rata. Obsérvese (N)de la derecha que elnúcleo contiene sólo una cantidad pequeña de cromatinacondensada, dispuesta en la periferia siguiendo laparte internade lamembrana y que casi delacubiertanuclear, toda su cromatina está extendida. El nucléolo (n) es muy prominente. Se observan enel citoplasma cisternas aplanadas del retículo endoplásmico rugoso, en la esquina superior izquierda e inferior del mismo lado, con abundantes polisomas dispersos entre ellas. Las vesículasde Golgi (G) están cerca del núcleo.Tambiénse observanalgunosmicrotúbulos (mt) y muchasmitocondrias (m). Este tipo de neurona también es neurosecretoria, y por esta razón, enel citoplasma aparecen gránulos secretorios (sg). (Con permisode Paterson, J.A.and Leblond, C.P.: J. Comp. Neurol., 175:373, 1977.)
Neurotúbulos. Son microtúbulos típicos de 24 nmde diámetro(senalados en lasfigs. 17-13 y 1715). Tienen como función conservar la forma dela neurona, y en particular la de sus prolongaciones (figs. 17-16 y 17-19). Otros componentes citoplásmicos. Golgi, precisamente en el cuerponeuronal fue el primero en demostrar el aparato que lleva su nombre. El sitio de lossáculos de Golgivaría en diferentestipos de neuronas; en algunasestán dispersas alrededor del núcleo, y comosedescribió en lapágina 145 se piensa actualmente que guardan relación y conexión mutua. La distribucióncomún delos saquitos de Golgi está indicada en las regiones marcadas con la letra G de las figuras 17-13 y 17-15. Las mitocondrias son abundantes y distribuidas con bastante
regularidad en todo el citoplasma del cuerpo neuronal (m en las figs. 17-13 y 17-15). También se observanlisosomas. Enel cuerpo delasneuronaspueden existir dos pigmentos. El primero, la lipofuscina, esun pigmento pardo-amarillentoqueaparecedurante la vida posnatal, primero en células de ganglios (fig. 5-62) y despuésen neuronas delsistema nerviosocentral. Su cantidad aumenta con la edad, pero no se conoceafondo su importancia y, al parecer, representa un producto de"desgaste"que no puede sereliminado por digestión lisosómica y seacumula en la forma de cuerpos residuales durante toda la existencia de la neurona (las neuronas tienen la edad de cada persona). La melanina que es un pigmento pardo obscuro también aparece en neuronas de algunas
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Fig. 17-14. Micrografíacon gran amplificación, de una neurona, en que se observa cromatólisis intensa durante una reacción axónica. El montículo axónico está en la zona superior derecha y la cromatólisis es, en forma típica, más intensa entre el núcleo y el montículo. El núcleohaasumidouna posición excéntrica. (Con permiso de Barr, M.L. y Hamilton, J.D.: J. Comp. Neurol., 89:93, 1948.)
zonasdelsistemanerviosocentral, en especial la substancianegra,zona del mesencéfalo queprobablemente se advierte a simple vista en alguna disección. Sin embargo, se desconoce la importancia de la melanina en el cuerpo neuronal. Fibras nerviosas Axón
Según el tipo deneuronas el axón o cilindroeje puede tener 1 mm de longitud o incluso más de un metro. Su diámetro va de 1 a 15 p m y un axón con gran diámetro conduce impulsos con mavor rauidez
Fig. 17-15. Esquema delaestructurafina(ultramicroscópica) del cuerpo deuna neurona. A, montículo axónico; D, dendritas; rER, retículoendoplásmico rugoso; G, vesículas de Golgi: M T , microtúbulos; M, mitocondrias, y F. filamentos. (Por cortesía de C.P. Leblond.)
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TE~IDOSDEL CUERPO Fig. 17-16. Micrografía electrónica de un corte transversal de una fibra mielínica (axón),enque se advierten sus organitos característicos. (Por cortesía de B. Droz.)
fig. 17-15) y al parecer no tiene retículo endoplásmico rugososinomuchosfilamentos y microtúbulos. Las fibras eferentes y aferentes situadas en la substanciablanca delamédula y el cerebro, son mielínicas. El segmentoproximal(inicial) del axón que está en la substancia gris carece de mielina, y en vez de elloestácubierto por prolongaciones citoplásmicas de oligondendrocito y astrocitos. La porción proximal del axón también es un poco más angosta que lazona mielínica másdistal.Sin embargo, advertiremos,alconsiderar el sistemanervioso autónomo, que no todos los axones son mielínicos. La figura 17-16 ilustrala estructurafina deun axónmielínico. La membranacelularcomúnmente llamada axolema está por dentro de lavaina de mielina que rodea el axón. Dentro de su citoplasma, quetambiénrecibe el nombre de axoplasma, hay numerosasmitocondriasfiliformes dispuestasensu
mayor parte siguiendo al ejelongitudinal del cilindroeje. Laspequeñas vesiculas axoplhmicas (fig. 17-16) enel axónprobablemente representan porciones del retículo endoplásmico liso. Abundan filamentos de 10 nm de espesor que son llamados intermedios o neurofilarnentos, especialmente enlos nodos de Ranvier, y en igual número se aprecian microtúbulos (neurotúbulos) (figs.17-16 y 17-19). Los filamentos y microtúbulos estándispuestos en su mayor parte en sentido longitudinal siguiendo el cilindroeje, y en consecuencia, pueden observarse en el cortetransversalde lafigura 17-16. Rara vez se observan los ribosomas en el axoplasma, y n.o se adviertenen absoluto el retículoendoplásmicorugoso nilasvesículasde Golgi. Por lo expuesto, el cilindroeje dependedelcuerpodela neuronapara susnecesidades proteínicas, y las proteínas y otras substancias macromoleculares sintetizadas por la neurona, son transportadas en forma continua hacia
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las terminaciones axónicas por un proceso llamado transporte axoplásmico, que expondremos en párrafos siguientes. Transporteaxoplásmico. Por la enormedimensión del axón no es raro que tenga varios cientos de veces el volumen del cuerpode la neurona. Enel axón hay muy poca síntesis de proteínas (sies que la hay), y por esta razón, a lo largo de dicha estructura, desde el cuerpode la neurona, debenser transportadas las proteínas, las glucoproteínas y otras substancias macromoleculares necesarias, juntoconalgunosorganitoscomolasmitocondrias y las vesículas. La radioautografía ha demostrado que en cuestión de minutos de quedar incorporados en las proteínas intraneuronales, los aminoácidos marcados se desplazanhacia el montículoaxónicoy emigran a lo largo del cilindroeje. De este modo, algunasproteínascitoplásmicasyorganitosemigran endoscorrientesquetienenrapidezdiferentea lo largo del axón. En primerlugarhay una corriente lenta que se desplaza desde el cuerpo neuronal por el axón, a razón de 1 a 3 mm al día, y que lleva consigo vesículas,lisosomasyalgunasdelasenzimasnecesarias enlasterminacionesaxónicas para la síntesis de neurotransmisores. Ejemplo de proteína transportada por la corriente lenta sería la enzima hidroxilasa de tirosina, que participa en la síntesis de noradrenalina.Según 1% expertos,estacorrientelenta es necesaria para el crecimiento del axón y su conservación diaria. En segundolugarhayuna corriente rápida que desde el cuerpo neuronal se desplaza a razón de 5 a 10 mm por hora, que es unas 100 veces más rápida que la corriente lenta. La corriente rápida transporta otros constituyentes, casi todos necesarios para la función sináptica, incluidos hidroxilasa de dopamina(otra enzimanecesaria para la síntesisdenoradrenalina), glucoproteínas, fosfolípidos, mitocondrias y gránulos neurosecretorios. Otros componentesaxónicos al parecerviajanconvelocidades intermedias entre las de las dos corrientes señaladas. Se desconoce la forma en que comienza la corriente axoplásmica pero se ha afirmado que pudieran participar de algún modo los microtúbulos.
Dendritas Son mucho más cortas que el cilindroeje o axón y puedenextenderse en cualquierdirección de las neuronasmultipolares (fig. 17-2, derecha). A diferencia del axón, las dendritas se ramifican en forma dicotómica en ángulo agudo, de tal forma que hay
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diversos órdenes de ramificación y las ramas finales tienen diámetro pequeño. Por lo regular hay entre 5 y 15 prolongacionesdendríticasprincipales en una típica neurona motora de la médula, y se ha estimado que 80 a 90 por 100 de la superficie de dicha célula está representada por sus dentritas, que poseen unanotable superficie para recibir impulsos. Las prolongaciones dendríticas de mayor tamaño (señalados con la letra D en la fig. 17-15) difieren del cilindroeje porque contienen ribosomas y cisternas del retículoendoplásmicorugoso(constituyen la substancia de Nissl indicada porzonas negrascon los métodosusados en la fig.17-2, derecha) así como neurotúbulos, neurofilamentos y mitocodrias abundantes (fig. 17-15). En consecuenciacontienen el mismo tipo de organitos que el cuerpo neuronal. Transporte pordendritas.Algunasproteínascomo la acetilcolinesterasa,enzimaquedestruye el neurotransmisoracetilcolina,despuésquehansido liberadas en la sinapsis, son transportadas hacia las terminacionesdendríticas,estoes,desde el cuerpo neuronal, a razón de 3 mm por hora, que es casi la misma rapidezque tiene la corrienterápidaen los axones. Flujo retrógrado. No sólo los componentes emigrandesde el cuerponeuronal hacia el axón o lasterminacionesdendríticas,sinoquealgunoslo hacen en dirección contraria (flujo retrógrado), esto es,alejándose de suterminaciónpresináptica del axón o delasterminacionespostsinápticas delas dendritas, y hacia el cuerpo neuronal. Esta corriente retrógrada en el axóny las dendritaspuedetransportaralgunosde los componentescitoplásmicos hacia el cuerpo neuronal casi con la misma rapidez quelacorrienterápida(descrita en párrafosanteriores),y lleva otros elementos en la dirección contraria. Por supuesto, la corriente retrógrada devuelvemuchoscomponentescitoplásmicos al cuerpo celular, de tal forma que no se acumulan en las terminaciones de las fibras, e incluso se ha sugerido que pudiera servir para que la neurona "vigilara" la integridad anatómicayfuncional de sus terminaciones presinápticas y postsinápticas, en caso de alguna alteración.
IMPULSOS NERVIOSOS Para apreciar en detalle las bases estructurales de la función del tejido nervioso, sea con el microscopio fotónico o el electrónico, es esencial conocer en formasuscintalascaracterísticasde los impulsos nerviosos,temaquemás bien correspondería a los
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cursos y textos de fisiología. Sin embargo, dado que hay diferentesplanesde estudio, el estudiode la Histologíapuedepreceder al de Fisiologja, de tal forma que si el estudiante no ha recibido tales datos enalgúncursode la materia, se hace un introductorio.
Potencial de reposo y su significado El térmlno potencial o potencialidad suele emplearse en histología para denotar capacidades no manifiestas todavía, de células de mayor diferenciación, y por esta razón,debemosseñalarque, en lo que toca a las neuronas, el término potencial se emplea con el mlsmo slgnificado que en electricidad, que denota las cargas eléctricas relativas entre dos puntos en un campo o circulto. En otras palabras, el término potencial indica algoqueexiste entre dos puntos. En el caso de una neurona se refiere a las cargas eléctricas relativas en el Interlor y por fuera de los confines de su membrana. De estemodo, a veces se le conocecomopotencial transrnembrana. En una neurona en reposo el potencial entre los doslados de la membrana recibe el nombre de potencial en reposo, y se ha demostrado con electrodos, uno dentro del cuerpo neuronal o alguna de sus prolongacrones, y el otro por fuera del plasmalema, que es de -70 mv; en consecuencia, el lado interno del plasmalema de una neuronatienecarganegativa con respecto al lado externo.
Causa y persistencia del potencial de reposo La razón de que exista un potencial transmembrana o de reposo cuando una neurona no conduce Impulsos, es que las concentraciones totales de iones con cargas positivas y negativas son desiguales en uno y otro lados de la membrana, y se observa un número un poco mayor de lones con carga positiva por fuera de la membrana (que es el lado en contacto con el espacio intercelular), y mayor cantldad de iones con carga negativa en la cara internade la membrana(el lado en contacto con el citoplasma). Las bases de este fenómeno son las siguientes:
En primer lugar recuérdese que la membrana celular puedetransportaralgunoscationes en forma activa, contra sus gradlentes de concentración. Por empleo de ATP como fuente de energía, la bomba de sodio y potaSIO (pág. 123) de la membrana, expulsa iones de sodio del citoplasma, y hace pasar iones de potasio del líquido intercelular, al citoplasma. En siguientelugar,el hecho de quetales iones permanezcan en elsitio en que son bombeadosdepende dela permeabilidadselectiva de la membrana, pues es el factor que rige cuáles iones difundirán en forma retrógrada o no lo harán, siguiendo sus gradientes de concentración, en los compartimientos de los cualesfueronbombeados. La permeabilidad de la membrana neuronal para los iones de
potaslo es grande, y por esta razón, salen rápidamente del citoplasma, sitio en el cual SUS concentraciones, por virtud de la bomba de sodio-potasio, son mayores que en el líquido intercelular. Ello tiende a aumentar el número de con carga Positiva, Por fuera de la membrana, pero esta última no es tan permeable a los iones de sodio, de modo que una vez que han sido expulsados hacia el líquido intercelular, no pasan de nuevo al interior de la neurona en reposo. Como consecuencia de que los iones de potasio con carga positiva constantemente salen para unirse a los iones de sodio (tambiénconcargapositiva)queininterrumpidamente son expulsados en el líquido intercelular, la concentración total de lones con carga positiva es mayor en el líquidointercelularque en el citoplasma,y esta es la causa principal para que la cara interna del plasmalema tenga carga negativa con respecto a la externa, en un axón en reposo. Otro factor de importancia para conservar la negatividad en el lado citoplásmico del plasmalema es que el citoplasmacontlene un númerorelatwamentegrande de macromoléculas orgánlcas con carga negativa. Por su tamaño,son incapaces de difundir a través dela membrana, y dado que su número noes igualado por moléculas de tamañosimilar en ellquidotisular por fuera de la neurona,tambiéncontribuyen a conservar la carga negativa en la cara interna del plasmalema. Como resultado de los factores descritos en párrafos anteriores,existeun potencial de reposo de -70 mv entrelascaras interna y externa de la membrana neuronal, la cual en esta situación, está polarizada.
Impulso nervioso Un impulso nervioso nace en el sitio de un estímulo y es una reacción almismo. El estímulopuede ser de muydiversostipos;porejemplo,deindole mecánica, eléctrica, química física o térmica. Cuando se aplica al plasmalema en algún sitio, el estímulo desencadena un impulso en unaneurona. En párrafossiguientesexpondremos los impulsos"descargados" en terminaciones nerviosas aferentes en reacción a algunos estimulos, y la forma en que son transmitidos a través de sinapsis de una neurona a otra, de tal forma que, por ejemplo, una segunda neurona pueda ser estimulada al recibir impulsos de otra. En este caso, dado que intentamos explicar la forma en que se propagan los impulsos por axonesnomielinicos,describiremos lo que ocurriría en el sitio de aplicación de un estímulo en el plasmalema de un axón amielínico en un punto dado de su trayecto advirtiendo, por supuesto, que ésta no es la los estímulos. parte normal de la neuronaquerecibe Cuando hayamos descrito la forma en que se propagan los impulsos en axones amielínicos,seguiremosexplicando los mecanismos por los que se propagan en los cilindroejes mielínicos.Sinembargo,debemostener presente que en la exposición siguiente, nos estaremos refiriendo a los axones de tipo amielínico.
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El primer efecto detectable al aplicar un estímulc eficaz a un axón amielínico, en el sitio del estímulo, es la entrada repentina de iones de sodio en el axoplasma procedentes del axolema. Para entender este fenómeno, hay que recordar que hasta este momento la bomba de sodio-potasio del axolema ha conservado un exceso de iones de sodio por fuera de tal estructura, contra un gradiente de concentración. La entrada Inmediata de iones de sodio al interior de axón en el sitio del estímulo se explica porque el axolema en dicho punto repentinamente se vuelve permeable a tales iones, de tal manera que penetran a su interior, por el gradiente de concentración. Los iones de sodio tienen carga positiva y su entrada repentina al axoplasma aminora la carga positlva total en la cara externa del axolema, y se suma a los iones positivos dentro del axoplasma, en grado tal, que la cara interna del axolema ya no tiene carga negativaen relación con su superficie externa. En otras palabras, desaparece rápidamente el potencial de reposo del axolema. De este modo, la entrada de iones es tan grande que la cara interna del axolema en forma muy temporal adquiereuna cargamoderadamentepositiva, en relación con su exterior. Por la entrada de iones de sodio, aldesplazarsesiguiendo su gradiente de concentración,dichomovimiento cesarápidamentecuandola concentraclón en elaxoplasma alcanzalaqueexiste porfueradelaxolema. Sin embargo,dadoquecesa cualquierentradaulterior, está ocurriendo un segundo fenómeno, y es que el axolema repentinamente se vuelve muy permeable a los iones de potasio. Estos. iones estaban en exceso en la cara interna del axolema por acción de la bomba de sodio y potasio, y en este momento el axolema se vuelve muy permeable a su paso; por estasrazones,salenhaciaafuera a través de la membrana (por el gradiente de concentración), fenómeno que conlleva dos efectos. En primer lugar, disminuye la carga positiva total en el axoplasma, y en segundo Iugar, aumenta la carga positiva total por fuera del axolema. El efecto combinado es, por supuesto, restaurar el potencial de reposo del axolema. La membrana recupera su antigua capacidad de evitareldesplazamiento libre de los iones de sodio y potasio a través de ella, con base en sus respectivos gradientes de concentración. La bomba de sodio-potasio recupera su eficacia, y elsitioprontoreanuda su función enlasituaciónque prevalecía antes de aplicar el estímulo. La serie de fenómenos señalados puede describirse al decir que la aplicación de un estímulo a algún sitio en un axón amielínico origina la despolarización inmediata de su membrana en ese punto, lo cual es seguido casi instantáneamente por la reeolarización. Sin embargo, el aspecto de gran importancia es que cuando hay despolarización(seguidaporrepolarización) en cualquier parte de unaneurona, la despolarización y después la repolarización se desplazan en forma ondulatoria por la membrana hasta la terminación axónica. De estemodo, la transmisión de unimpulsocomprende una onda de despolarización y repolarizaciónquerecorre toda la membrana.
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La despolarlzación y la repolarización de la membrana de una neurona (o un músculo), suele ser descrita como potencialde acción, término semánticamente difícil. Tal vez fue acuñado para denotar que un potencial de acción era diferente de lo que se conoce como pofencial en reposo (aunque este último en realidad es el potencial de una membrana en reposc). y que la despolarización y la repolarización de una membrana estimulada son transmitidas por toda la membrana en forma ondulatoria, y que el estímulo origina una acción. Antes de describir la diseminación de un potencial de acción debemos señalar que para comodidad de la exposición siguiente, hemos descrito Io que ocurriría si se aplicase un estímulo artificialmente a una fibra amielínica en algún punto de su trayecto. En realidad, si se hiciera en el laboratorio, se diseminaría una onda de despolarización y repolarización desde el sitio de estímulo hacia ambos extremos de la fibra. Sin embargo, en un contexto real de células vivas las fibras aferentes o eferentes son estimuladas únicamente en un extremo y de este modo, la onda de despolarización (seguida por la de repolarización)iniciada en un extremo,viajará sólo en una dirección al otro. Una fibra se repolariza inmediatamente por detrás de la onda de despolarizaciónque recorre la membrana. Surge entonces el dilema de por qué la onda de despolarización que se desplaza por ella en una dirección no se disemina en forma retrógrada para despolarizar el sitiorepolarizado,inmediatamentedetrás de lamisma; este desencadenaría una onda retrógrada de despolarización. La razón por la que no ocurre talfenómeno retrógrado es que el sitio repolarizado inmediatamente por detrás de la onda de despolarización es temporalmenterefractarioa los estímulos.Explicaremosahora la forma en que se propaga en una fibra, una onda de despolarización. Como resultado de la entrada de iones de sodio con cargapositiva, en elaxolema, en elsitiodelestímulo, que es suficiente no sólo para anular la negatividad del axoplasma en dicho sitio, sino también para hacerlo positivotransitoriamente,surge una corrienteeléctrica entre dicho axoplasma y el que posee aún carga negativa, en un puntomásadelantedelaxón, de talforma que lascargaspositivas(iones)fluyen hacia adelante, dirigiéndose hacia elaxoplasmaconcarganegativa. Todavía más, la cara externa del axolema en el sitio en que se despolariza, atraecargas positivasdesde la membranacargada, en un puntomásadelante.Como resultado,elaxoplasmaqueestá por delantedelsitio del estímulo adquiere casi instantáneamente una carga más positiva, y la cara externa del axolema por delante del sitio despolarizado adquiere una carga menos positiva.Sobreestasbases, una corrienteeléctricafluye hacia afuera a través del asolema desde el axoplasma que ha ganadocargaspositivas,haciaelexteriordel axolema, en donde fueron anuladas las cargas en cuestión. El paso de corriente a través de la membrana en un punto por delante del sitio en que ha ocurrido la despolarización, hace que dicha región, a su vez, se vuelva permeable a los iones de sodio, de tal manera que se
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despolariza exactamente como lo hizo la membrana en el sitio del estímulo. La despolarizaciónqueocurre en dicho sitio, en forma similar, desencadena la despolarización de la membrana que está un poco por delante y así sucesivamente, de tal forma que recorre progresivamente la fibra una onda de despolarización, segulda por otra de repolarlzación. Al principio de esta exposlción señalamos lo que ocurrlría si se estimularaa unaxón amielínico en algún punto de su trayecto, cosa que no ocurre en circunstancias normales en el organlsmo. y sólo se observa en elcontextoexperimental. En talescondicionesartificiales, la onda de despolarización y repolarización (potencial de acción) se diseminaría del sitio del estímulo, en ambas direcciones. Sin embargo, dentro del organismo el potencial de acción es transmitido sólo en una dirección en una fibra. Como es sabido, el impulsonerviosonoviajaen la dirección contraria; reestimula la zona de la fibra sobre la cual ha pasado, porque cuando se ha despolarizado el axolema y se repolariza de nuevo, es refractario por un lapso breve a una nueva excitación. Sobre tal base, una onda de despolarización que comenzara, por ejemplo, cerca del cuerpo de una neurona eferente, se diseminaría úncamente ensu cilindroeje hacia su terminación, porque la parte del axón por detrás de la onda de despolarizaciónquedaríarefractariatemporalmente a una nueva estimulación. Todavia más, en cadenasdeneuronas, lassinapsis, comoobservaremos adelante,actúancomocompuertasunidireccionalesy de este modo, permiten que los impulsos pasen únicamente de una neurona a otra en una sola dirección. Esta disposiclón controla la dirección de los impulsos en el sistema nervioso. Función de la mielina y conducción saltatoria. La mielina de las fibras no forma un .recubrimiento continuo, sino que está interrumpida a intervalos regulares por los llamados nodos de Ranvier (en la fig. 17-13 se señalauno de ellos). Tales nodosaparecena lo largo de fibras mielínicas del sistema nervioso central y del periférico. La distancia que hay entre nodos consecutivos es variable, cuando menos, es de 0.2 mm, pero puede exceder de l mm en las grandes fibras. En fibras mielinicas cadaregiónentre los nodosestárecubiertaporuna gruesa capa de mielina, que actúa como aislante eléctrico eimpidequeel líquido tisularsalgadelcilindroeje. Sin embargo, en los nodos no hay mielina, de tal forma que en este punto el axolema está expuesto al liquidotisular.LasregionesInternodalesdelaxolema están aisladas, y por esta razón, no fluye corriente alguna de tal estructura al exterior de la fibra en cualquiera de las zonas internodales. Sin embargo, en el propio nodo se observa el fenómeno contrario, dado que el axolema carece deaislamientodemielina,detalforma que sus fibras mielínicas a nivel nodal se comportan como las fibras amielínicas, y en estas condiciones, puede surgir despolarización (que describimos en párrafos anteriores).
Cuando es estlmulada una neurona motora, por ejemplo, se disemina un potencial de acción al interior del cilindroeje y en su trayecto. La primera zona proximal del cllindroeje no tiene mielina, y en ella la onda de despolarlzación se propaga como lo hace en una fibra amielinica. Sin embargo, cuando la onda de despolarización penetra en la vaina de mielina no produce despolarización del cilindroeje en un punto inmediatamente pordelante de talonda,porque la corrienteeléctrica queapareceríaentre el interioryelexteriordelaxón (por las razonesdescritas en párrafosanteriores),no pasa a través de la vaina de mielina al exterior en el sitiopordelantedelpotencialdeacción. Es importanterecordarque es el pasodeestacorriente a través del axolema lo que la haría impermeablea los ionesde sodio, y porestarazón,la despolarización de esta estructura, que ocurriría en un axón amielínicoinmediatamentepordelantede la onda de despolarización,noseobserva en lasporciones internodales de la fibra mielínica. Sin embargo, la misma dlferencia de potencialsurgeentre el axoplasmade carga posltlva y la superficie exterior de la membrana, pero la corriente generada entre ellos tiene que fluir a través de todo el axoplasma hasta el slguiente nodo de Ranvier, antes de llegar al exterior. Cuando ello ocurre, el paso de corriente a través del axolema de dicho nodo lo vuelve permeable a los iones de sodio, de tal manera que el axón en este punto se despolariza, y ello, a su vez, desencadenaunacorrientequeparaalcanzar al exterior tiene que viajar a través del axoplasma hasta elnodo,siguiente,sitio en queseoriginadespolarización del axón, y así sucesivamente. Por todo Io expuesto, el paso de un impulso nervioso por una fibra mielínlca no depende de una onda continuadedespolarización que recorre toda la fibra, sino que, en vez de ello, depende de corrientes eléctricas locales que se generan en cada nodo consecutivo conforme se despolariza, cuando pasa la corriente al siguiente nodo y origina su despolarización genera y corriente que causa una nueva despolarización en el siguiente nodo, y así sucesivamente. La corrienteeléctrica viaja conmucha mayorrapidez que la onda continua de despolarización, y por esta razón, la transmisión de impulsos es mucho más rápida en fibras mielínicas que en las amielínicas (rapidez 50 vecesmayor). Los impulsosque"saltan" en una fibra mielinica de un nodo a otro han hecho que la conducciónenfibrasmielinicashayarecibidoelnombrede saltatoria. La conducción de impulsos nerviosos en fibras mielínicas no sólo es mucho más rápida que en las amielínicas, sinoquetambiénaumentaenrelaciónconel diámetro de la fibra mielínica. Hay que explicar ambos datos porque la conducción en las fibras mielínicas dependebásicamentedecorrienteseléctricas. La razón paraque la conducciónseamásrápidaenlasfibras másgruesaspareceríaestarexplicadaporla ley de Ohm, que señala que la resistencia eléctrica de un conductor varia en razón inversa a su diámetro.
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liberaran una substancia química como la adrenalina o la acetilcolina, que poseía un efecto directo en la membrana de la célula que reaccionaba, mecanismos que fue conocido como mediación quirnica de impulsos nerviosos. LOS impulsos nerviosos que llegan a una terminaDespués se descubrióque los mediadoresquímición axónica, en otra neurona o en una fibra muscos participaban en la transmisión de impulsos nercular, transmiten. impulsos a tales estructuras porque se generaunaondade despolarización en el viosos no sólo en las terminaciones de nervios autóplasmalema de la neurona o célula muscular. LOS nomos sino también en las que estaban en músculos bajocontrolvoluntario.Todavía más, se detectó impulsosnerviosos que llegan adichaterminación axónica, en relación con células glandulares o gra- que los mediadores químicos eran los encargados de neurona a otra sas,demanerasimilar,originanunarespuesta en la transmisión de impulsosdeuna en casi todas las sinapsis, y que la llegada de una tales células.Cabríapreguntarnoslaforma en que onda de despolarización a lo largo de una neurona, la llegada de los impulsosnerviososdesencadenan una respuesta en otra neurona, fibra muscular, célu- desencadenaba otra onda similaren otra neurona, al liberar un mediador químico a nivel de la sinapla glandular o adipocito. Evolución de los conceptos. Para explicar el fenó- sis. Por supuesto, el descubrimiento de que los impulmeno anterior debemos mencionar datos que explosos eran mediados por substancias químicas explicó remos en mayor detalle al hablar del sistemanerviosoperiférico.Entre las neuronaseferentes de el hecho de que las sinapsis transmitieran impulsos dichosistema,lasactividades se dividen entre: 1) sólo en una dirección característica, que se conoció neuronascuyasfuncionesestánbajocontrolde la antes que se descubriera el fenómeno de mediación química. conciencia y 2) las que funcionan automáticamente, Sin embargo, había algunas sinapsis en las cuales fuera de tal control. En forma global, las neuronas y quedescribiremos de este último grupo constituyen el sistema nervioso la transmisióneraeléctrica, más tarde. En este punto señalaremos el tipo de siautónomo que controla la actividad contráctil de las napsis en las cuales los mediadores químicos (subscélulas musculares de lasvíscerasyvasossanguíneos, actividad secretoria de glándulas exocrinas, y tanciasneurotransmisoras)seformanyliberan,y actividades metabólicas de otras células. El sistema desencadenan la transmisión de impulsos. posee dos partes, una llamada diuisi6n simpática, y la otra división parasimpática. Los progresosenesteterrenodependieronde la SINAPSIS ENQUE PARTICIPAN identificación de una hormonallamada adrenalina NEUROTRANSMISORES QUIMICOS producida por las suprarrenales. Se observó que la aplicación de tal substancia a un animal reproducía Terminología. La zona de la neurona queemite casi todos los efectos observados al estimular la diimpulsos en unasinapsis se conoce como terminavisión simpática del sistema nervioso autónomo. Se ción presináptica y la parte que lo recibe, terminación pensó, para esa fecha, que la adrenalina podría ac- postsináptica. La zona presináptica deunasinaptuar al estimular tal división del sistema. Sin embar- sis suele ser una terminación axónica y en este pungo, Elliott en 1904 observó que la administración de to se expande el final de una rama axónica en la fortal substancia a un animal producía los efectos que ma de un bulbo terminal o pie terminal, cuyo asse observanalestimular los nerviossimpáticosen pecto podemos observar en la figura 17-18. El bulbo algunas zonas corporales, incluso después de haber terminal por supuesto, está recubierto por axolema seccionado las fibras simpáticas a tales zonas. En un y la regiór. de esta estructura que está en intima cermomento dado se advirtió que la adrenalina, que en canía con la neurona postsináptica a nivel de la sirealidadresultóserunasubstancia afín,la nor- napsis,forma la llamada membrana presináptica. adrenalina, desencadenóunarespuesta poralteraLa región de la membrana de la neurona postsinápcióndirectade la membranadecélulasquereactica en intima relación con la membrana presinápticionaban. Mientras tanto, se descubrió que la acetil- ca recibe el nombre, como señalamos, de membrana colina, otra substancia que actuaba en la misma forpostsinúptica. Entre lasmembranaspresinápticay ma en relación con la división parasimpática del sis- postsináptica existe un espaciointercelular en casi tema nervioso autónomo. Estos datos hicieronque todas lassinapsis que solamente se observa con el se propusiera el concepto de que la llegada de im- microscopio electrónico, llamado hendidura sinúptipulsos a las terminaciones nerviosas hacía que ellas ca (hendidura en la fig. 17-20).
TRANSMISION DELOS IMPULSOS NERVIOSOS EN LAS TERMINACIONES AXONICAS
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Fig. 17-17. Esquema de algunos tipos comunes de sinapsis. (A) Sinapsis axodendrítica o axosomática. (B) Sinapsis axodendrítica en la cual el bulbo terminal "encaja" o hace sinapsis con una "espina'' dendrítica. (C) Sinapsis axoaxónica del bulbo terminal, con otro homólogo. (Con permiso de Barr, M.L.: The Human Nervous System. New York, Harper & Row, 1972.)
Posiciones de la sinapsis en las neuronas. Las sinapsispueden clasificarse segúnsuposición en la neuronapostsináptica.Mencionaremossolamente los tiposmáscomunes. Enel punto en que los cilindroejes terminan en las dendritas, forman lo que se conoce como sinapsis axodendríticas (figs. 17-17A y 17-21B). En algunas de ellas las dendritas poseen protrusiones llamadas espinas dendríticas, sobre las cuales se adapta un bulboterminal del axón, o lo rodea(figs. 17-17B y17-21C). Las terminaciones axónicas en el pericarion de una neurona forma lo que se conoce como sinapsis axosomáticas (figs. 1717A y 17-21D). Enel contacto sináptico con otras neuronas puede participar la mitad de la superficie total del cuepo neuronal (fig. 17-18), y casi toda la superficie de susdendritas. Los axonesqueterminan en otros forman lo que se conoce como sinapsis axoaxónicus (fig.17-17C). Un axónpuedeformar unasinapsiscon otro más, sólo en una región del segundoquenoestémielinizada,situaciónque se observa en el segmento proximal de un axón, pues en ese sitio el cilindroeje está desnudo, dado que la mielinización no comienza exactamente a nivel del montículo axónico sino un poco más adelante. Las regiones del bulbo terminal de los axonestambién carecen de mielina, de tal forma que otro mecanismo por el cual se generan las sinapsis axoaxónicas lo constituyen zonas entre los bulbos terminales de un axónpresinápticoy los de un axónpostsináptico (fig. 17-17C). Hay otros sitios y disposiciones anatómicasdesinapsisquedescribiremos en párrafos ulteriores de este capítulo. Ultraestructura básica de la sinapsis Casi todaslas sinapsismedianimpulsos por acción desubstanciasconocidascomoneurotransmi-
Fig. 17-18. Fotografía de un modelo del cuerpo de una neurona del asta dorsal de la médula espina1 del gato, que muestra la terminación de numerosas fibras en l a forma de bulbos terminales (pies terminales), que establecen sinapsis con el cuerpo de la neurona. (Con permiso de Haggar, R.A., y Barr, M.L.: J . Comp. Neurol., 93:17, 1950.)
sores o mediadores químicos y porestarazón describiremos la ultraestructurabásica,esto es, la que se observacon el microscopioelectrónico,de este tipodesinapsis,ysurelaciónconlasfunciones. En tal estructura hay un espacio neto de 20 a 30 nm deanchollamado hendidurasináptica, entre sus membranas paralelas pre y postsináptica (fig. 17-20). El citoplasma de la región ensanchada del bulbo del axón (que recibe el nombre de terminal presináptica) contiene muchas mitocondrias, lo cual indica una elevada actividad metabólica y abundantes vesiculassinápticas (fig.17-19) de las cuales se han descrito varios tipos. Las que aparecen en casi todaslassinapsisson esféricas, conun diámetro de 40 a 50 nm. Sin embargo, en otras sinapsis las vesículas tienen aspecto aplanado cuando se emplean algunos métodos de microscopia electrónica, en tanto que en otros más las vesículas esféri-
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Fig. 17-19. Micrografíaelectrónica
( X 41 OOO) de sinapsis asimétricas de la cortezaoccipital
cortesía de D. G. Jones.)
casmuestran núcleoselectrodensos.Se piensa que cada tipo de vesícula sináptica contiene un tipo particular de neurotransmisor. Sinapsis asimétricas y simétricas. Como Gray describió originalmente, existe un tipo desinapsis a menudo llamado mimétrica, que aparece en terminacionesaxónicassobredendritaspequeñas, y "espinas" dendríticas. Dentro de la hendidura sináptica enlas estructurasseñaladas, quetiene aproximadamente 30 nmde ancho, en el microscopio electrónico seadvierte algún material ligeramente electrodenso, dispuestoen placa. En el ladocitoplásmico de la membrana presináptica hay cúmulos relativamentepequeñosde materialmoderadamenteelectrodenso(fig. 17-20, no señalada). Sin embargo, en el lado de la terminación postsináptica existe un cúmuloimportante de materialrelativamenteelectrodenso (figs. 17-19 y 17-20, señalados con los términos densidad postsináptica); en consecuencia la imagen de la terminación postsináptica difiere de la presináptica.
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de rata. (Por
En el segundo tipo desinapsislahendiduraesun poco más angosta ( 20 nm de ancho), y las densidades postsinápticas asumen la forma de "placas" más o menoscircunscritas,similares en ciertaformaa las que se observan en las terminaciones presinápticas.Dado quetienen aspectosemejante al dela membrana presináptica, este tipo de sinapsis a veces recibe el nombre de simétrica. Actualmente se acepta que además de estos tipos algo distintos de sinapsis químicasidentificadas porGray, existen otras variedadesde estructura intermedia. Membrana presináptica. Esta región especializada de lamembrana unida alladocitoplásmico,posee forma hexagonal, con partículas electrodensas de 60 nm de diámetro que sobresalen enel citoplasma de la terminaciónpresináptica y estánunidas entre sí por mediode filamentos. Todavía más coexiste una red de filamentos de actina que se ramifican por todo el citoplasma de laterminaciónpresináptica. Entre las partículas unidas a la membrana presináptica hay espaciosconanchurasuficienteparaper-
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mitir el acceso de vesículas sinápticas a la membrana. La finalidad de esta disposición compleja que a veces se conoce como rejilla vesicular presináptica, no se ha dilucidado a fondo, pero tal vez delimita a los sitios en los cuales las vesículas sinápticas hacen contacto con la membrana presináptica. Hendidura sináptica. Está llena con líquido tisular que contiene materiales que después de fijación para microscopia electrónica, pueden apreciarse en las micrografías en la forma de cúmulos más electrodensos, en el tipo asimétrico de sinapsis, más que en el simétrico. Algunos métodos de microscopia electrónica identifican al material en la hendidura como una estructura en doble capa, separada por un espacioelectrolúcido de 2 nm. Todavía más,a veces se observan estructuras filamentosas que atraviesan la hendidura, cosa que hizo a Pfenninger sugerir que existen dos capas de material intercelular en la hendidura, cada una con filamentos finos (tal vez macromoléculas o cúmulos moleculares) que sobresalen de cada membrana sináptica, a semejanza de
las cerdasde un cepillo. Este material,alparecer, conserva juntas las membranas pre y postsinápticas, dado que la de tipo presináptico tiende a permanecer unida a la postsináptica cuando se somete tejido nerviosodisgregadoafraccionacióncelular. En las fracciones sinápticas de unión de preparados de sinaptosomas aparecen glucoproteínas y glucolípidos, (la fracción de sinaptosoma es el término bioquímicodeterminacionesnerviosas"aisladas"obtenidas de tejido nervioso fraccionado), y hay pruebas histoquímicas de que en la hendidura aparecen macromoléculas con carbohidratos. De este modo, el material intercelular en la hendidura sináptica tal vez guarde relación con el material del recubrimiento celular de las membranas presináptica y postsináptica. Todavía más, los marcadores como la peroxidasa de rábano picante pueden penetrar la hendidura sináptica, lo cual indica que existe un verdadero espacio intercelular en ella. Entre las membranas sefialadas en la sinapsis no hay lámina basal alguna, pero como advertiremos, sí la hay en lastermina-
Fig. 17-20. Micrografía electrónica de unasinapsis de la cortezacerebral de rata. Las vesículas sinápticas sefusionan con la membrana presináptica y liberan el neurotransmisor que contienen. Las vesículas recubiertasmás tarde surgen apartir de la membrana de la terminación presináptica, por endocitosis (las recubiertas libres pueden ser contráctiles, e iniciarla endocitosis). Las cubiertas libres o "cestas" sedesprenden y dejan las vesículas lisas, que se fusionan con las cisternascolectoras. Más tardelasvesículas sobresalen de las cisternas y vuelven a cargarse con neurotransmisor. La región postsináptica esuna dendrita. (Por cortesía de P . Seeman.)
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ciones nerviosasmotoras quesuelenser consideradas como sinapsis entrelosaxonesylascélulas musculares. Membrana postsináptica. Como señalamos, en lassinapsis asimétricas lasdensidadesenel lado citoplásmico de membrana la postsináptica son mucho más notables que las quese relacionancon la membranapresináptica(fig. 17-19). Las densidades,alparecer, representan láminasperforadas de material granuloso denso. En lassinapsis simétricas tienen laforma de placas o zonasdiscretas, menos notables enel ladocitoplásmico de lamembrana postsináptica. Existenalgunas semejanzasestructuralesyfuncionales entre lasuniones sinápticas y los desmosomas.Sobre tal base, lasdensidadesestánpresentes en los lados citoplásmicos de las membranas sinápticas, y hay depósitos de material intercelular electrodenso enla hendidura sináptica. Además, como se haseñalado,lasmembranassinápticastienden a permanecer unidas cuando se fracciona el tejidonerviosodisgregado. Por consiguiente,alparecer, lassinapsis químicas son estructuras que conservan unidas las membranas pre y postsinápticas y quepuedentenerel mismo fin que los desmosomas entreotros tipos celulares. Desdela descripción originalde Gray delas sinapsis químicas se handiferenciadoalgunos tipos morfológicos con base enel aspecto de sus vesículas sinápticas,laanchura de lahendidura, y la prominencia de las densidades postsinápticas. En la actualidad estáen investigación la importanciafuncional de cada tipo de sinapsis. En párrafos siguientes consideramos las vesículas sinápticas y su contenido. Liberación de lassubstanciasneurotransmisoras en las sinapsis En una sinapsis, lallegadade un impulso nerviosoalaterminación de laneuronapresináptica semanifiesta por despolarización dela membrana correspondiente; esto hace que la estructura en cuestión sea más permeable a los iones de calcio, de talmodo queen laterminaciónpresinápticaéstos entraninmediatamente. En dichopunto las vesículassinápticasquecontienen el neurotransmisor, se fusionancon la membranapresináptica y, dicha membrana se abre para descargar el contenido vesicular, en la hendidura sináptica. El proceso en estos casos (exocitosis) esel mismo que se observa en las vesículas secretorias del aparato de Golgi, al vaciar su contenido a traves de la membrana de células secre-
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torias (figs. 5-21 y 5-32). La liberacióndelasubstancia neurotransmisora en la hendidura es el elemento que modifica la neuronapostsináptica,efectoque puede ser de dos tipos, como describiremos someramente. Formación de las vesículas sinápticas dela membrana de sus paredes
y renovación
Despuésde la actividad sináptica, que entraña la fusióndemuchísimas vesículascon la membrana presináptica, es necesario que se formen nuevas vesículas para substituirlas usadas, lo cual entraña la formacióny "gemación"denuevas estructuras de estaindole, desde lamembranalimitante dela terminal presináptica al axoplasma cercano a esta membrana, por el mismo tipo de mecanismo que se observa enla fagocitosis y lapinocitosis(que se muestran en fig. 5-39), o en la endocitosis (que se muestra en la fig. 5-38). Las vesículas quese forman desde la membranalimitante delas terminacionespresinápticas corresponden la a variedad "recubierta", cuya formación se ilustró en otro sitio, en la tigura 5-43. Los recubrimientos de tales vesículas han sido llamados "cestas" (fig. 17-20). Conformelas vesículas recubiertas se desplazan hacia adentro pierden sus "cestas",de talforma quequedan desnudassusparedes membranosas. En talestado se fusionan con una cisterna de membrana lisa (fig. 17su con20), en la cual posiblementevacíantodo tenido. Sinembargo, surgennuevas vesículas desdelas cisternas, al igual que lo hacen las que aparecen en el aparato de Golgi (fig. 5-32), y estas vesículas sinápticas "nacientes" se acumulan y deeste modo están listas para fusionarse con la membrana presináptica y vaciar su contenido de neurotransmisor en la hendidura, con el siguiente impulso nervioso que llegue al bulboterminal.Deestaforma,hayrenovación del axolema delpie terminal. La membrana utilizadaparaformarvesículas recubiertas seadosaal axolemacuando se fusionanlasvesículasconla membrana presináptica. El neurotransmisor aparece en la cisterna colectora y por esa razóntambién existeen lasvesículas sinápticas que nacen a partir de él. Nose ha dilucidado exactamente la forma en que se sintetiza cada uno de los neurotransmisores y cómo quedan contenidosenlas cisternas, de las cuales sobresalenlas vesículassinápticas.Sinembargo, es probable que, cuandomenosen el caso dela acetilcolina,ocurra síntesisdentro de las cisternasmembranosas enla terminal presináptica.
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Sinapsis excitatorias e inhibitorias Desde el punto de vista fisiológico existendos tipos de sinapsis: excitatorias inhibitorias, e que describiremos en párrafos siguientes.Sin embargo, debemos saber ante todo que con los años ha cambiado el concepto dela funcibn delasinapsis. El término sinapsis queproviene delgriego ydenota unión o conexión, seusó originalmenteparadenotar el sitio de reunión de dos neuronas, a través del cualpasaba un impulso nervioso deuna a la otra. Este concepto fue esencial para la teoría de la neurona y para entender la forma en que se propagaban los impulsos a más de una neurona, y pasaban, por ejemplo, del cerebro a la punta del pie. Pero si bien fue útil la visualización de las sinapsis como estructuras que enlazabanneuronas enuna cadena, fue apenas parte del asunto porque más tarde seesclareció que unaneurona puede establecersinapsisconcientos de otrasmás,y deeste modo, habíatantas sinapsisenel cuerpo de algunas de ellas, queapenassise podíacontar.Todavíamás, se advirtió que las sinapsis no actúan obligadamente alconducir impulsosde unaneuronaa otra,sino que algunasdeellas inhibian lareactividad dela neuronaconla cual entraban en relación, en tanto que otras de lamismaneuronala excitaban. Sobre tales bases, el efecto neto de ambos tipos de sinapsis enuna neurona es el equilibrio particular establecido en cualquier momento dado entre dos tipos contrarios de actividadsináptica.Consideraremos ahora los dos tipos fisiológicos de sinapsis, queson las excitatorias y las inhibitorias. Relacióncon los tiposmorfológicos y mecanismos respectivos de acción. En términosgenerales, lassinapsis axodendríticas al parecer sonmásbien detipoexcitatorio, en tanto quelas axosomáticas son de tipoinhibitorio. A pesarde lo expuesto, antes de explicar la diferencia entre ambas revisaremos someramente la composición iónica del líquido en la hendidura sináptica, el cual es similar al del líquido tisular de otras zonas del cuerpo. Como describimosantes eneste mismocapítulo (pág. 557) laconcentración de potasio es mucho mayor enel axoplasma que enel líquido intercelular, por acción de la bomba de sodio y potasio. Los ionesdesodio,a pesarde ello, sonexpulsadosdel axón, y deeste modo, están en mayorconcentración enel líquido intercelular. El axón poseeuna cargainternanegativa(supotencial de reposo)y por esta razón los iones de cloruro son repelidos y abandonan el axón, de tal manera que, al igual que los iones de sodio, existen en exceso en el líquido de la hendidura sináptica.
Cuando unimpulsollega a unasinapsis excitatoriayproduce la liberación del neurotransmisor en la hendidura, éste hace que la membrana postsináptica sea más permeable a los iones de sodio, al abrir conductos para su paso. De este modo, permite que pasedesdelahendidura sináptica una cantidad cada vez mayor de iones de sodio con carga positiva, en el citoplasma de la terminación postsináptica, de tal manera que aminora su potencial negativo en reposo. Sisiguen penetrando suficientesiones positivos, sellega a un punto enel cual hay despolarización completa de la membrana postsináptica, y con ello se genera unimpulso nervioso en talneurona. En las sinapsis inhibitorias la situación cambia un poco.Al llegarlosimpulsos a la membrana presináptica de una sinapsis inhibitoria, liberan un neurotransmisor inhibitorio en dicha hendidura, que tiene el efecto de "abrir" conductos en la membranapostsinápticapara el paso de ionescon carganegativa (cloruro), los cuales,alpenetrar en la terminación postsináptica de la hendidura sináptica, por su gradiente de concentración, incrementan su potencialnegativo en reposo, efecto llamado hien tal fenóperpolarizaci6n. Alparecerparticipan meno los iones de potasio, pues salen de la terminal postsináptica y conello incrementansu potencial negativointerno. Todo lo expuestopermitededucirquela llegada de impulsos a sinapsis excitatorias, disminuye el potencial dereposodela membrana dela neurona postsináptica y en consecuencia, los impulsos de tal característica hacenqueuna neuronapostsináptica sea más excitable. Sin embargo, los impulsosque llegan a sinapsis inhibitorias tienen el efecto contrario, porque generan diferencias de potencial a través dela membrana dela neuronapostsináptica,y de este modo hacen que esta sea menos excitable. Cuando hanllegado un número importante de impulsos a sinapsis excitatorias, másque alasinhibitorias en una neurona dada, la diferencia de potencial a través de la membrana de esta neurona postsináptica, y deeste modo, hacen queéstasea menos excitable.Cuandohan IIegado un número importante de impulsos a sinapsis excitatorias, más que a las inhibitorias en unaneuronadada,ladiferencia de potencialatravés de lamembrana de esta neuronapostsináptica sereduce lo bastantecomoparainiciar una despolarización quedesencadena un impulso a lo largo del axón de dicha neurona. Formas de detectar algunas substancias neurotransmisoras en las fibras nerviosas. La detección puede hacersepor dos métodosgenerales. En primer lugar, puede hacerse que la noradrenalina y la familiaquímicaa laque pertenece(conocida co-
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mocatecolaminas)adquieranfluorescenciaaltratarlasconvapordeformaldehídoenunmedio controlado. De estemodo, es posibleprecisar,al trataradecuadamenteuncorteconvapordeformaldehído observarlo y en el microscopio por fluorescencia, la posicióndehacesdefibras nerviosas que transmiten impulsos por medio de la noradrenalina,queactúacomoprincipalneurotransmisorenlassinapsisinhibitorias del sistemanervioso central, y también como mediador químico en las terminaciones simpáticas en las células de músculo y casi todas las de glándulas. El segundo método al que cabe recurrir es preparar un anticuerpo específico contra una enzima que participe en la S@tesis del neurotransmisor que se investiga, marcarlo conuncolorantefluorescente y utilizarlocon el mismo fin. Como otra posibilidad, cabe utilizar métodoshistoquímicosquetengan especificidad para las enzimasnecesariasparala síntesis del neurotransmisor. SINAPSIS ELECTRICAS Los impulsos son mediados en casi toda la sinapsis, porsubstanciasneurotransmisoras(fenómeno conocidocomotransmisión neuroquímica), pero existen algunas de ellas en las que se observa transmisión eléctrica directa de los impulsos (transmisión neuroefécfrica). Tales sinapsis, que reciben el nombre de eléctricas, poseen una forma simétrica, y se caracterizan por tenerunahendidurasináptica más angosta, sólo de 2 a 4 nm. Todavía más, dado que no hay retraso en la transmisión por mediadores químicos, la transmisión suele ser prácticamente instantánea. En el microscopio eléctronico las sinapsis eléctricas (que se han demostrado en algunas regionesdel cerebro), tienenlascaracterísticasde uniones abiertas, y a semejanza de ellas, permiten el desplazamientolibredeionesentrelasterminaciones presináptica y postsináptica. Otrassinapsisposeen regiones similares a las uniones abiertas, y existen otras más en que las hendiduras sinápticas son más anchas y poseen t a m b i h vesículas sinápticas en el lado presináptico, y densidades postsinápticas en el otro lado. A este tipo se le conocecomo mixto, yalparecermediaimpulsos por mecanismos eléctricos y químicos. DISPOSICION SINAPTICA ENTRE NEURONAS
La terminación presináptica en una sinapsis suele ser la del axón, pero no siempre ocurre así. Como
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señalamosantesenestecapítulo,entre las neuronas existen también otros tipos de disposición sináptica y algunas de ellas se ilustran en la figura 17-21. Las sinapsis dendrodendriticas (entredendritasde neuronasseparadas),porejemplo,aparecenenla corteza cerebral (fig. 17-21F), y en particular en el bulbo olfatorio (estaciones de relevo entre los receptores olfatorios y el área olfatoria de la corteza cerebral), sitio en que participan en el procesamiento de estímulos olfatorios. En dichas sinapsis la membrana presináptica tiene una característica singular,enloquecorrespondea la dendrita: posee consigovesículas sinápticas.Todavíamás, en los bulbos olfatorios las sinapsis dendrodendríticas con polaridades y funciones contrarias están dispuestas enpares,yen ellas hayuna sinapsis excitatoria entre la dendrita de una neurona y la dendrita de otra, sólo a muy corta distancia de la inhibitoria, de tal forma que pasan impulsos inhibitorios entre las mismas dos dendritas, pero en dirección contraria. Tales complejidades en la transmisión sináptica sugierenque existen diversos niveles deorganización en los circuitos del sistema nervioso central, y uno de ellos consiste en microcircuitos que comprenden sinapsis dendrodendríticas. Por último, la figura 17-21E muestrasinapsisentre las espinas dendríticas y el cuerpo de otra neurona, esto es, sinapsis dendrosomáticas. De este modo, al parecer, cualquier parte de una neurona puede establecer sinapsis con cualquier zona de otra. Formación posnatal de sinapsis. Hay algunos datos de que las neuronas conservan su capacidad de formar sinapsis hasta la vida adulta, por lo menos en algunas circunstancias. Por ejemplo, si se ha seccionadounnervioperiférico y se reconstruyepor mediodesuturas,apareceránnuevosaxonesen el muñón,en el nervio,hacialaestructuraqueera inervada por él, de yeste modo, establecerán nuevos contactos sinápticos con las células "blanco". Las fibras aferentes y eferentes son capaces de hacer lo anterior, y este proceso es específico. Las fibras en regeneración tienen la capacidad de reconocer las células "blanco" apropiadascon las cuales harán sinapsis. Dentro de los confines del sistema nervioso central la regeneración de fibras en mamíferos adultos es muy limitada e ineficaz, aunque al parecer sí existe. Porejemplo,un fascículo del sistema nervioso central que es capaz de regeneración, al menosen el hurón, es el hipotálamo-hipofisario(que une la glándula hipófisis con el hipotálamo). Todavíamás,despuésdesección espina1 enanimalesa los que se han administrado algunos fármacos para disminuirlacantidaddecicatrizque se formaen
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Fig. 17-21. Microfotografías que ilustran las disposiciones sinápticas entre células piramidales de la corteza cerebral de un gato (coloración modificada de Golgi). Las flechas indican: (A) sinapsis arosomdticas, entre el axón de una neurona (el cuerpo está en la parte superior del centro de la figura), yel cuerpo de otra neurona, en su centro. (B) Sinapsis axodendriticas, entre una rama terminal (zona derecha en el centro) del axón de una neurona y una dendrita de otra neuronacuyocuerpo está enla zona inferiorizquierda. (C) Sinapsis axodendritica entre una rama colateral (que se extiende de izquierda a derecha, en la zona media de la micrografía), del axdn (borde izquierdo), deuna neurona y unaespinadendríticadeunadendrita (zonaderecha del centro) de otra neurona. (D) Sinapsis axosomdticas entre el axón (fibra fina que transcurre en sentido paralelo al borde izquierdo) de una neurona y del cuerpo de otra neurona, con la cual se forma una sinapsis en passant. (E) Sinapsis dendrosomdticas entre espinas de una dendrita y una neurona cuyo cuerpo está en la parte superior izquierda de la figura y el cuerpo de la neurona en el centro. (F) Sinapsis dendrodendriticas entre espinas de una dendrita que se extiende en sentido diagonal (desde la zona media derecha hacia la zona inferior izquierda) y una prolongación dendrítica mayor que corre en sentidoparalelo a ella, y pertenecea laneurona que está en la parte izquierda del centro. (Por cortesía de E.G.Bertram.)
lalesión, puede observarsecrecimiento delos axones en tramos pequeños a través dela zona de sección, aunqueestaregeneración esmuy limitada y no bastapararestaurarlafunción perdida. Un problemaparadilucidar si se forman enelsistema nerviosocentral nuevassinapsisesque los datos
respecto a las vías neuronales "reconstituidas" o recién establecidasdentro de dichosistema, sehan obtenidofundamentalmente deestudiosderecuperación después de lesiones inducidas, pues son pocas las otras formas de inducir la formación ininterrumpidade sinapsis. Sin embargo,lainterpreta-
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Fig. 17-22. Microfotografías conpoca y granamplificación (A y B) de la corteza cerebral del huy mano(tincióndehematoxilina eosina);adviértame los capilares separados del neurópilo (que es el fondo gris) enun espacio artificial que es producto de la contraccí6n. (A) El cuerpo delas neuronas y núcleos de células de neuroglia (B);el cuerpode una neurona en la zona media posee un oligodendrocito como satélite.
ción de dichos datos es difícil, porque no es fácil saber si la recuperación de la función dependió de regeneración de las fibras seccionadas, de manera que se restablezcan sus conexiones sinápticas originales o la recuperación dependió de la aparición colateral de fibras intactas adyacentes, y con ello, la formacióndenuevassinapsiscompensatorias.Todavía más, no se ha dilucidado si la sinapsis que se forma después de lesiones experimentalesinducidasno siemprerepresentaráreposiciónsináptica,esto es, posesionarse de terminaciones postsinápticas que estándesnervadas o si también se formanalgunos nuevos sitios sinápticos. Sobre tales bases, no se ha dilucidado la magnitud con la cual se forman nuevas sinapsis en el sistema nervioso central en el adulto y pueden contribuir al aprendizaje y a la memoria.
TERMINACIONES NERVIOSAS EN CELULAS SECRETORIAS Y GRASAS Este tema se expondrá en párrafosulteriores de. este capítulo, al ocuparnos del sistemanervioso autónomo.
ESTRUCTURA MICROSCOPICA DE LA SUBSTANCIA GRIS Comenzaremos el estudio de los diversos componentes celulares del sistema nervioso central con un comentario breve de la estructura microscópica general de la substancia gris, y los métodos de estudio.Antesde describir losdatosobtenidosde tal
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estructura, con el empleo de los métodos de impregnaciónmetálica (argéntica),en primerlugardebemosseñalarlopocoque se supo de la estructura compleja, del estudio de los cortes sistemáticos y las tinciones corrientes. En la figura 17-22A se ilustra lo que es una imagen con poca amplificación de la corteza cerebral, teñida con hematoxilina y eosina. Es posible identificar en ella cuatro componentes: 1) El cuerpo de las neuronas que se observa con mayor detalle en la figura 17-22B con mayor amplificación. 2) Núcleos dispersos en el campo. Hay insuficientecitoplasmaparaidentificaciónde las células en queestán.Algunossonnúcleosdeneuronaspequeñas, pero casi todos pertenecen a células de sostén, que describiremos en breve. 3) Capilaresqueatraviesan el parénquima de la substancia gris (puedeidentificarse uno de ellos en ambas partes de la figura 17-22). 4) El neurópilo.Forma un conjunto, al parecer, sin estructura, de color azul grisáceo pálido, que se observa en loscortesteñidosconhematoxilinay eosina, en el cual están presentes los tres componentes mencionados. Es el constituyente más abundante de la substancia gris. Los elementos que la integran se hanconocidopor mediode los métodosde impregnación metálica y en fecha más reciente, por la microscopiaelectrónica,como se describirá en páginas siguientes. Evolución de los métodos de impregnación argéntica. En 1872, CamilloGolgi, anatomistaitaliano, por razoneseconómicas tuvo necesidad de aceptar el puesto de médico y cirujano residente en un hospital de enfermos incurables. Su pasión por la anatomía fue tal que estableció un laboratorio rudimentariode histología en la cocina,equipadoconun microscopio con el cual trabajaba durante las noches, y en él hizo descubrimientosquerevolucionaron el estudio del tejido nervioso. Golgifijópartes de tejidos del sistemanervioso central en una solución de dicromato de potasio, y los dejó en ella durante algún tiempo. Después las remojó en solución denitratode platay para su sorpresa, observó que la plata se había depositado en forma de un precipitado obscuro, sólo en algunas de las células del tejido, y no en todas ellas. Todavía más, las que estaban impregnadas destacaban nítidamente contra un fondo claro. Con este método pudo demostrar la presencia de neuronas completas (el cuerpo y sus prolongaciones) en cortes gruesos, en donde aparecían como se observan en la figura 17-23, zona media. Este método también demostró las células de sostén del sistemanerviosocentral, con muchísimasprolongaciones(fig.17-23).
Más tarde, un joven español destinadoa ser el mayor neurohistólogo de su época, Santiago Ramón y Cajal, entrevió las posibilidades de usar el método de Golgi, hizo algunas mejoras e investigó sisternáticamentelascaracterísticashistológicas del tejido nervioso. Con el perfeccionamiento de los métodos de impregnación metálica y el empleo de cortes gruesos fue posible demostrar prolongacionesdeneuronas en tramos importantes, y señalar las diferencias en formas y tamaños del cuerpo neuronal del cual provenían. En la actualidad es posible mostrar la disposición en que están las neuronas y sus fibras en la corteza cerebral, por ejemplo, como se muestra en la zona media de la figura 17-23.
ORGANIZACION DE NEURONAS EN LA CORTEZA CEREBRAL Y CEREBELOSA Corteza cerebral. La substancia gris que forma la cortezacerebral varía en espesor deaproximadamente 1.5 mm a 4 mm, y cubre la substancia blanca de los hemisferios cerebrales (fig. 17-6). La superficie sinuosa de los hemisferios en el hombre (fig. 176), hace que la substancia gris sea mucho más extensa que en animales en que es lisa. Las preparaciones hechas de diferentes partes de los hemisferios señalan el mismo plan genera1 de estructura microscópica, pero éste cambia en diferentes áreas corticales en que la corteza tiene funciones diferentes. En términos generales, la corteza posee seis capas de cuerpos neuronales (fig. 17-23, izquierda), y el desarrollo de cada una de ellas difiere en diversas zonas, pero la importanciadetalpunto es tema porconsiderar más bien en textos de neuroanatomía. Aquí describiremos sólo algunas de las características de las seis capas. La capa más superficial ha recibido el nombre de molecular (fig. 17-23, izquierda). Contiene relativamente pocos cuerpos, y consiste más bien en fibras subyacentes, que transcurren en muchas direcciones,pero,entérminosgenerales, son paralelas con la superficie(fig. 17-23, derecha). La segunda capa hasidollamada granulosa externa quecontiene el cuerpodemuchasneuronaspequeñaslo cual da unaspectogranulosocuandoseexamina con el objetivo de poca potencia (fig. 17-23, izquierda). La tercera capa ha sido denominada de células piramidales, por su contenido en cuerpos piramidales de neuronas (fig. 17-23, izquierda); la cuarta capa es la granulosa interna porque es "granulosa", esto es, posee cuerposdepequeñasneuronas(fig.
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Estría externa de Báillarger Estría interna de Baillarger
Coloración como talNeuronas, Cuerpos especial una neuronas aparecen de en las Golgi para tinción preparaclón con gruesa de básica fibras Fig. 17-23. Esquema de las capas de la corteza cerebral, como se observan con diversos métodos de tinción (Modificado de Villiger, E.: Brain and Spinal Cord. Philadephia, J.B. Lippincott, 1925.)
17-23, izquierda). La quinta capa es la piramidal interna, porquecontienefundamentalmentecuerpos piramidales. En una zona de la corteza del área motora, las células piramidales son muy grandes y han recibido el nombre de células de Betz. La sexta y última capa ha sido denominada de células polimórficas, porque las que la integran poseen muchas formas. Podemos observar en la figura 17-22A que el tamaño del cuerpo de las neuronas en las zonas más profundas de la corteza, es mayor que el de neuronas de las zonas más superficiales y en consecuencia, la existencia de las capas descritas, con base en los métodosdeimpregnación,guardacorrelación aproximada con lo que se observa en un corte teñido con hematoxilina y eosina. Se ha estimado que hay unos 10 O00 millones de neuronasenlacortezacerebral,ydadoqueuna neurona puede hacer conexionessinápticasincluso con 10 O00 congéneres, la posibilidad en cuanto al número de vías disponibles es extraordinaria. Corteza cerebelosa. La substancia gris en la COYteza cerebelosa está dispuesta de modo diferente y formatrescapas. La capa superficial recibe el
nombrede molecular, perocontienerelativamente pocas neuronas pequeñas , junto con muchas fibras amielínicas. En plano profundo a tal capa está otra de células muy grandes, en forma de matraz, la llamada de células de Purkinje en honor del anatomista checo JohannesPurkinje,quienlasdescribióen 1837. El resto de la substancia gris de la corteza cerebelosa consiste enunacapagranulosainterna, con muchas neuronas pequeñas. En la figura 17-24 se señalan las tres capas. Los tipos de neuronas y sus fibras están dispuestos en forma compleja, y las células de Purkinje reciben impulsos excitatorios e inhibitorios. Sus enormes arborizaciones dendríticas se extienden incluso en la capamolecular,como se señalaen la figura 17-25, para recibir impulsos excitatorios que llegan fundamentalmente del área motora de la corteza cerebral. El cerebelo modula y organiza los impulsos motores, de tal forma que regula y coordina movimientos hechos por grupos de músculos. Llinás ha hecho una descripción de la organización neuronal y funcional del cerebelo, que puede consultarse si se desean mayores detalles.
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TE1lDOS DEL CUERPO
Fig. 17-25. Microfotografía ( X 230) dela cortezacerebelosa, en que se observa unacéluladePurkinje (P)con arborizaciones dendríticas extensas (d), que se prolonga hasta la capa molecular (ml). Parte dela capa granulosa (gl) dela corteza, se observa en la parte inferior dela imagen. (Por cortesía de C.P. Leblond.)
Fig. 17-24. Micrografía con poco aumento,
m quese advierte
todo el espesor de la corteza del cerebelo. (Tinción con hematoxih a y eosina.)
CELULAS DE SOSTEN DEL SISTEMA NERVIOSOCENTRAL(NEUROGLIA) En muchas de las zonas corporales, diversos tipos de substancia intercelular producida por células del tejido conectivo que provienen del mesoderm0 son las encargadas de las funciones de sostén. Sin embargo, las substancias gris y blanca del encéfalo y la médula espinal se desarrollan a partir del ectodermo, y excepto en lo que respecta a las células endoteliales de los capilares, no contienen tejido conectivo; sobre tales bases, elparénquimacerebral y la médula espinal son blandos y delicados, por ello, es muy difícil en la autopsia cortar el encéfalo en rebanadas, mientras no se ha endurecido con fijador. Ni el encéfalo ni la médula blandos son lesionados con
frecuencia, en el sujeto vivo, porque están protegidos por el líquido cefulorruquideo en el queestán suspendidos y que describiremos en breve. A pesar deello, las neuronas del sistemanerviosocentral cuentan con un tipo intimo de sostén por parte de las células neurogliales, queson las encargadasde sostener el cuerpo y las prolongaciones neuronales en disposición espacial adecuada entre sí, y también tienen otras funciones. Después de la creación y perfeccionamiento de los métodos de impregnación metálica, pudo conocerse la formay las funcionesdesosténdelas células neurogliales en el sistema nervioso central. Las tinciones habituales, como las de hematoxilina y eosina,noaportarondatosqueestas células poseían prolongacionesquepenetrabanen el parénquima del sistemanerviosocentralylouníanentre sí y con los capilares. Las reparaciones de Golgi señalaron que algunas células gliales de las cuales sólo podíaobservarse el núcleo,con los cortesteñidos porhematoxilinayeosina,poseeninnumerables prolongaciones que establecían conexiones en diversas zonas de las neuronas con los capilares, como se
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señala en la figura 17-26. Todavía más, los métodos refinados de impregnación y los estudios con el microscopioelectrónicodemostraron que el neurópilo (que es el fondo pálido de substancia gris) es un gran conglomerado de cuerpos y prolongaciones de neuroglia y prolongaciones neuronales, las que en el neurópilo ensu mayor parte son amielínicas. Sin embargo, antes de entrar en detalle en cuanto a esta última estructura, describiremos los tres tipos de células neurogliales. El empleo de la impregnación de plata y oro por parte deCaja1 y del Rio-Hortega (uno desus discípulos) permitió clasificar las células neurogliales en tres grupos:oligodendrocitos(fig. 17-7, derecha, abajo), pequeñas células con prolongaciones arborescentes; astrocitos (fig.17-7, zonainferior) que fueron calificadas así porque su aspecto sugería prolongacionesamanera de estrella, El tercer tipo de célula recibió el nombre de microglia por su pequeño tamaño (fig. 17-30). Sin embargo, como seseñaló, las células de microglia no provienen del neuroectodermo, sino de monocitos que circulan en la corriente sanguínea, y de este modo, representan macrófagos pequeños. Oligodendrocitos Existen métodos fidedignos de impregnación metálica para identificar astrocitos y microglia,pero no los hay para losoligodendrocitos. Enel estudio de estas Gltimas células, Mori y Leblond utilizaron las tinciones metálicas razonablemente específicas para detectarastrocitosymicroglia, y supusieron que las células no teñidas eran los oligodendrocitos. Estos fueron estudiados con el microscopioelectrónico, y también en cortes finos con el microscopio fotónico. Se esperaba identificar un tipo de oligodendrocito, pero se hallaron tres: grandes células claras, pequeñas, obscuras y células de tamaño y color intermedio. Sin embargo. los tres tipos tenían algunas características comunes, como son la abundancia de ribosomas y microtúbulos y prolongaciones finas no ramificadas que se extendían desdesu cuerpo. De este modo, se clasificaron tres tipos de oligodendrocitos: claros, de color mediano, y obscuros, respectivamente. Las células de las tres clases están en igual número en el sujeto de muy corta edad, pero enel adulto son comunes únicamente los oligodendrocitos obscuros. En el curso del desarrollo la neuroglia proviene de un derivado del epéndimo del tubo neural llamado capa subependirnaria. Las células primitivas conoci-
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Fig, 17-26. Microfotografíasdeaumentointermedio, dedos astrocitos protoplásmicos en una preparación de Golgi, de la corcruzan la teza cerebral del perro. Las líneasgruesasnegrasque imagen en la derecha son vasos sanguíneos. AI vaso más inferior estáunido un piedelas prolongaciones del astrocito.
das como espongioblastos o glioblastos proliferan activamente,y se diferencian en astroblastos u oligodendroblastos. La última mitosis de los astroblastos da origen a los astrocitos (véase más adelante), que en situaciones normales no poseen la capacidad de dividirse, en tanto que la Gltima mitosis de los oligondendroblastos da origen a los oligodendrocitos claros, que no se dividen. El oligodendrocito claro (fig. 17-27) tiene un núcleo pálido relativamente grande, con un gran nucléolo. Su citoplasma es abundante, y de manera característica, contiene muchos ribosomas distribuidos de manera uniforme y numerosos organitos citoplásmicos. El oligodendrocitoclaro posee una vida corta(unascuantassemanas, en el mejor de los casos), lapso después del cual pocoa poco se transforma en oligodendrocito intermedio (en tamaño y densidad electrónica), cuyo color está entre las formas clara y obscura. Después, en término de semanas se transforma de nuevo en oligodendrocito obscuro, y de este modo, el tipo obscuro viene a ser la última célula de la serie. Su volumen esdela cuartaparte del que corresponde a la célula clara. Enel tejido del sistema nervioso central del adulto los oligodendrocitos obscuros tienen la forma de células pequeñas con núcleo redondo y obscuro, y a menudo se observan en la substancia gris y blanca. Formación de mielina. Desde hace mucho se sabe que los oligodendrocitos están dispuestos en hileras entre fibras mielínicas de la substancia blanca (parte izquierda de la fig. 17-29).Como mencionamos, envían finas prolongaciones que son extensiones de su membrana, como una cantidad mínima de citoplasma que contiene principalmente microtúbulos y a veces mitocondrias. La extremidad de cada pro-
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TEJIDOS DEL CUERPO Fig. 17-27. (A)Microfotografía electrónica ( X 15 000) de un oligodendrocito claro y otro obscuro en la esquina inferior izquierda (decerebro de rata). El primero posee citoplasma ricoen ribosomas y microtúbulos. Se señalan una pila de Golgi (G) y un corphsculo denso (db).El oligodendrocito obscuro es pequeño y muestra citoplasma que se tiñe intensamente, y posee cromatinagruesa y condensada en su núcleo. Los sáculos de Golgi se observan en su citoplasma. (B y C) Microfotografías (no electrónicas). (B) Oligodendrocito claro. ( X 3 000); y (C) Oligodendrocito obscuro ( X 3 000) con un corte fino teñido con azulde toluidina. El oligodendrocito claro (LO) posee un núcleo clarocon cromatina granulosa y nucléolo sobresaliente; su citoplasma abundantees menos pálido. El oligodendrocitoobscuro (DO) muestra grandes zonas de cromatina densa en s u núcleo, y el citoplasma se tifie intensamente. (Por cortesía de E. Ling. J. Paterson y C.P. Leblond.)
longaciónfina sediseminaen unacapadelgada, compuestafundamentalmente de sus dosmembranascelulares, y que seenvuelve sobre sí misma
muchas veces alrededor de lafibranerviosa.Cada prolongación puede envolverunafibradistinta, de tal modo que un solo oligodendrocito es el encarga-
do de envolver varias fibras (fig. 17-10). Las muchas capas juntas constituyen un segmento internodal de vaina de rnielina. De este modo, los oligodendrocitos poseen la función de formar mielina, como células llamadas de Schwann que cubren con mielina las fibras nerviosas del sistema periférico, sitio en el cual las prolongaciones se visualizan con mayor facilidad y que se describirán en detalle en el sitio adecuado. El tipoclaro de oligodendrocito abunda en sitios de mielinización activa, y de este modo, se piensa que interviene decisivamente en la producción de vainas de mielina. Los oligodendrocitos probablemente completan su tarea para el momento en que hanllegado a la fase intermedia. Cuando se contraen para llegar a la fase final obscura, siguen unidos a las vainas de mielina a través de prolongaciones finas, y tal vez intervienen enla conservación de dichas vainas. Recambio. La radioautografía despuésde marcar timidina con tritioseñala que incluso después de completarse el crecimiento, hay mitosis ocasionales de glioblastos y oligodendroblastos. A pesar de que estas mitosis son pocas, dan como resultado la producción de nuevos oligodendrocitos claros, que se transforman en las células de color intermedio, y obscuras, que mencionamos. Este procesocontinúa con ritmolentodurante toda la vida y sugiere la posibilidad de algún recambio de los oligodendrocitos. Astrocitos
Los astrocitos se tiñen específicamente con el método del sublimado de cloruroáurico de Cajal. Contra un fondo amarillo tienen el aspecto de estrellas obscuras, por la tinción de prolongaciones que se extienden en diversas direcciones. Algunos astrocitos también setiñen en las preparaciones de Golgi (fig. 17-26). Las prolongaciones pueden llegar a vasos sanguíneos (figs. 17-26 y 17-29), en tanto que otras van a la superficie de las neuronas. En uno y otro caso, como describiremos en mayor detalle, se ensanchan enel extremopara "abrirse" en las superficies con las que se ponen en contacto, esto es, un capilar o una neurona, para cubrir la mayor parte de ella, y de este modo, constituir lo que se conocecomo piede astrocito. Dicho pie se extiende hasta que entra en intimidad, y en parte, en contacto con otro piede astrocito.De este modo, los pies señaladosforman una vaina casi completa alrededor de loscakilares, interrumpidos en forma ocasional por células gliales o prolongaciones de
otros tipos. Ejecutan la misma función alrededor de muchas neuronas, pero con interrupciones en las sinapsis. Los pies de astrocitos también terminan en la membrana basal que separa el tejidoencefálico, de la piamadre que lorodea. El estudio de los astrocitos teñidos por métodos Auricos con microscopio fotónico y electrónico, revela que en el citoplasma se tiñen dos tipos de componentes: cuerpos densos (llamados por Cajal gliosomas y que actualmente se supone que sonlisosomas) y fibrillas que contienen filamentos (f en la fig. 17-28). Estas son las estructuras de las que depende la tinción obscura de las prolongaciones astrocíticas que se señalan en la figura 17-29. Cada haz filamentoso que nace enun pie de astrocito se extiende en una prolongación hasta la región perinuclear de la célula,y después continúa en otrasprolongaciones hasta llegar a su extremidad. El citoplasma está dispuesto alrededor de haces de filamentos rectos, o 1igeramente curvos. Se ha descrito que los filamentos tienen 8 a9 nm de diámetro,y su composición se desconoce, aunque se sabe que contienen una proteína diferente de las que integran los filamentos intermedios de las neuronas. Probablemente se ocupan de dar rigidez o fuerza tensil alasprolongaciones de astrocitos que van deun capilaral siguiente, o deun capilara una neurona o a alguna de sus prolongaciones; de este modo, constituyen un vínculo potente entre ellas (los capilares poseen moderada rigidez por su membrana basal). De este modo, los astrocitos, en opinión de los expertos intervienen decisivamente en la cohesión del tejido del sistema nervioso central. Los astrocitos pueden dividirse en dos categorías, conocidas como fibrosa y protoplásmica. Los astrocitosfibrosos se caracterizan en las tinciones con oro, por poseer prolongaciones largas y rectas que se ramifican poco o nolo hacen (fig. 17-29, derecha). Tales astrocitos están situados en la substancia blanca. En el citoplasma entre los haces de filamentos en las prolongacionese incluso en los pies terminales, hay corpúsculos densos (lisosomas).Se sostuvo desde hace mucho que los astrocitos fibrosos eran los únicos que conteníanfibrillas,esto es, haces de filamentos, pero en el microscopio eléctronico se ha demostrado que el astrocito protoplásmico también contienedichos haces. Los astrocitosprotoplásmicos poseen prolongaciones citoplásmicasramificadas que van desde el cuerpo celular, de talmanera que después de tinciones metálicas se asemejan a arbustos con muchas ramas (figs. 17-7, zonainferior y 17-26). Sus prolongaciones son más cortas y se ramifican más extensamente que las de los astrocitosfibrosos,y como
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TEIIDOS DEL CUERPO Fig. 17-28. (A) Micrografía de electrónica ( X 13 800) un astrocito del cuerpocalloso dela y el cirata. Nótese el núcleo toplasmapálidos. Pueden observarse en el citoplasma haces de filamentos (fj.Sese~ialan(ax), dos axones vecinos. Microfotografía ( X 3 000) de dosastrocitos (A) cerca del interior de un capilar (L).Corte finotenido con azulde ovoide del toluidina. El núcleo astrocito es pálido, con un delgado reborde de cromatina en la cubiertanuclear. A la izquierda se extiende una fina prolongación citoplásmica entre los cilindroejes mielinizados. (Por cortesía de E. Ling. J . Paterson y C . P. Leblond. j
hemosseñalado, en el microscopioeléctronico se advierte que su rigidez depende de haces de filamentos. de El estudiode los astrocitos deuno u otro tipo en microscopio electrónico, indica que poseen un gran
17-28). A menudo el núcleo núcleo claro (fig. muestrapequeñasindentaciones,por lapresiónde haces bas-filamentos. es Eltambién citoplasma tante claro, por su pococontenido de ribosomas y retículo endoplásmico rugoso. Como se observa en la
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figura 17-28, el citoplasma del astrocito a menudo recubre los axones (que tienen el aspecto de bordes obscuros). Los astrocitos son muy numerosos; por ejemplo,en el cuerpocalloso,que esla estructura fibrilar que une los hemisferios cerebrales, comprenden la cuartapartede la poblacióndecélulas gliales. Los astrocitos nacende astroblastosque contienen únicamente unos pocos filamentos, y pueden mostrar mitosis. A veces se encuentra algún astrocito endegeneraciónquelentamente es reemplazado por uno nuevo, con lo cual se mantiene el equilibrio de esta población celular.
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Astrocito fibroso
Células del epéndimo
No es raro clasificar a las células ependimarias como un tipo de neuroglia. Las células que recubren el interior del tubo neural tiene tres funciones más o menos consecutivas. En los comienzos su función es proliferativa(fig. 17-7). Su segundafunción es de sostén.Conforme se engruesa la pared del tubo neural,las células que lo recubrenemitengrandes prolongacionesqueporalgúnmomento llegan al exterior del tubo y participan en la formación de la membrana externa de recubrimiento que rodea dicha estructura. Más tarde poco a poco abandonan sufuncióndesostén,yactúanfundamentalmente en la formación de un recubrimiento epitelial continuo conocido como epéndimo, para los ventrículos cerebrales; también persisten en el conducto central de la médula espinal. En algunos sitios de los ventrículos el epéndimo es desplazado en sentido interno por ovillos vasculares que forman los llamados plexos coroideos que señalaremos adelante. El epéndimo que termina por cubrir los capilares de los plexos coroideos recibe el nombre de epitelio del plexo coroideo. Microglia (macrófagos cerebrales) La microglia está compuesta de células pequeñas dispuestas de manera uniforme en toda la substancia blanca y gris; en la primera comprenden en promedio el 5 % de las células gliales (en el cuerpo calloso). Captan coloración bastante específica por el método llamado del carbonato de plata débil, del Rio-Hortega, que tiñe el núcleo y el citoplasma, así como suslargasprolongacionesangulares (fig. 1730). Al observarlas con el microscopio eléctronico, el citoplasma del cuerpo y las prolongaciones tiene pocoretículoendoplásmicorugoso,yunnúmero medianodecorpúsculosdensos. L a microglia nor-
malmente no presenta mitosis (ni capta la timidina marcada con tritio) y muestra pocos signos de movilidad y fagocitosis. Sin embargo, siempre que hay alguna situación de urgencia local, v. gr.: una heridapenetrante o inflamación, se observancambios impresionantes como agrandamiento del núcleo y el
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la microglia, con el método de del Rio-Hortega, pero su citoplasma y prolongaciones son mínimas. Sin embargo, al final se separan de la membrana basal que las retiene, especialmente en situaciones de urgencia, para penetrar en el tejido encefálico. Sería tal vez menos complicado si no se hubiera clasificado la microglia como neuroglia, porque no se desarrolla como lo hacen otras células del tejido encefálico a partir del neuroepitelio, ni tienen funciones de sostén.
Fig. 17-30. Microfotografía ( X 1 100) de una célula de microglia (teñida con el método del carbonato de plata dibil, de del Rio-Hortega). El núcleoy el citoplasma están fuertementeteñidos. Fuera de los bordes de la célula se observan diversas prolongacionescitoplásmicaslargas y obscuras. (Por cortesía de C.P. Leblond.)
citoplasma y movilidad de la célula, que se llena de material fagocitado, a semejanza de un macrófago. Origen. El origende la microglia ha sido punto de especulación,pero el consensodeopiniones es que provienen de la sangre, tal vez por transformación de los monocitos. Sin embargo, pudiera haber alguna interferencia a su paso en el parénquima cerebral, porque para tal fin tienen que pasar a través de la membrana basal del capilar. Lo queparece ocurrir después que han salido de la sangre y pasado através del endoteliocapilar es que posiblemente quedan limitadas por una expansión de su membrana basal y se transforman en la llamada célula peuitel i d . Estas células captan colorantes a semejanza de
Fig. 17-31. Esquemas que senalan el núcleo de las células de neuroglia, tal como se observan en los cortes (tenidos con hematoxilina y eosina, en situaciones muy adecuadas).De izquierda a derechaobservamos:la hilera superior,que muestra oligodendrocitos claros de color intermedio y obscuros. La hilera inferior muestra un astrocito en la izquierda y una célula de microglia en la derecha. (Por cortesía de C.P. Leblond.)
Identificación de diversos tipos de neuroglia, en cortes En los cortes teñidos por hematoxilina y eosina, el núcleo es todo lo que puede indentificarse de la glia; por estarazón,debemosconsiderar si es posible detectar los tipos diferentes con base en el solo aspecto del núcleo. Existen algunasdiferencias, y los núcleos típicos se señalan en la figura 17-31. Sin embargo, no se recomienda la identificación por este medio para el estudianteinexperto, y son esenciales los cortes finos, para lograrcierto grado de exactitud.
CARACTERISTICAS DEL NEUROPIL0 Comohemosdescrito,entre los capilares y el cuerpo y las prolongaciones neuronales, en un corte teñido con hematoxilina y eosina, se advierte solamente una substancia al parecer amorfa y sin
TEIID0 NERVIOSO
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Fig. 17-32. Micrografía electrónica ( X 12 000) de un capilar (esquina superior izquierda) enel neurópilo de la corteza cerebral. Se ha señalado con l a s iniciales ECla célula endotelialdelcapilar y con las letras BM la membrana basal alrededor del mismo:Exactamente por fuera de la membrana basal hay una zona clara que rodea el capilar (AFP), que representa un pie ampliado de astrocito y unido a la membrana basal. El cuerpo de los astrocitos está bastante lejos del capilar. Excepto en lo que toca al capilar, la mayor parte de lo que se observa es neurópilo y consiste en un conglomerado de prolongaciones de astrocitos, entremezcladas con fibras nerviosas, las cuales, en su mayor parte, son amielínicas; sin embargo, en el neurópilo se observan fibras mielínicas ocasionalmente (señalados con M). (Cortesía de I. Robertson.)
estructura, de color azul pálido, finamente moteada, que contiene algunos núcleos y que ha recibido el nombre de neurópilo (fig. 17-22). Sin embargo, en estudio conmicroscopioelectrónico se advierte que es un conglomerado de cuerpos y prolongaciones de astrocitos, juntoconprolongaciones de neuronas, de las cuales sólo hay unas cuantas mielínicas (fig.17-32), Entre el cuerpo y lasprolongaciones de los astrocitoshay una red de finos espacios intercelulares, cuyo volumen total es importante y se ha dicho que constituye 10 a 20% del volu-
men encefálico. Entre las células existen glucosaminoglucanos (ácido hialurónico y sulfato de condroitina y heparano), pero no substancias intercelulares fibrosas; las células están unidas entre sí por zonas semejantes a desmosomas. El líquido tisular en los espacios intercelulares permanecería en s u sitio por medio de una estructura de gel similar a la de los componentes amorfos del tejido conectivo laxo, y que permiten la difusión entre los capilares y las neuronas. Por Bupuesto, las neuronas son muy sensibles a la falta de oxígeno y a la hipoglucemia.
TEJIDOS DEL CUERPO
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Espacio Duramadre
\
epimedular'de His Espacio subaracnoideo
Piamadre
no también redes elásticas finas y está cubierta con una membrana continua de células aplanadas escamosas que muestran semejanza morfológica con las células mesoteliales de las cavidades corporales. La pia contieneunoscuantosfibroblastos y macrófagos, ymuchosvasossanguíneosdistribuidospor toda la superficie cerebral (fig. 17-33). Araboides
/ \
Espacio artefacto Espacio perivascular
Espacio
\ Vainareticular perivascular
Fig. 17-33. Esquema de las capas de l a s meninges y el espacio perivascular. Obsérvese que los espacios "epirraquídeo" y "perineuronal" que se observan en los cortes habituales para microscopio fotónico, en realidad no son espacios verdaderos sino espurios (artefactos). (Tomado de un esquema de Woollam, D. H. M. y Millen, J.W.: J. Anat, 89:193, 1955.)
MENINGES La médula espina1 y el encéfalo están protegidas no sólo por el cráneo y lacolumnavertebralque constituyen una cubierta ósea, sino también por tres capas de tejidoconectivollamadas meninges (del griego meninx, membrana) (fig. 17-33). De ellas, la más interna está adosada directamente en la superficie del encéfalo y la médula y recibe el nombre de piamadre (figs. 17-33 y 17-34). La capa media ha sido llamada aracnoides (figs. 17-33 y 17-34) y la más externa es la duramadre (figs. 17-33 y 17-34). Consideraremos la estructura microscópica de cada capa.
La capa media de las meninges hasidollamada avacnoides porque está separada de la pia (y al mismo tiempo, unida a ella), por una red a manera de tela de araña (del griego arachnoeides, semejante a una tela de araña), integrada por trabéculas finas de tejidoconectivo(fig.17-33). El términoaracnoides incluye la capa superior continua sobre la pia y la red de trabéculas que la sostienen a manera de pilares, por arriba de esta última. La pia y la aracnoides a veces hansido descritas comounamembrana combinada la piaaracnoides o leptomeninges. La membranaaracnoidea y sustrabéculasestán integradasfundamentalmenteporfibrascolágenas finas, junto con algunas fibras elásticas. Las superficies externaeinterna del techomembranosoy las trabéculasestáncubiertasporunrecubrimiento ininterrumpido de células finas y aplanadas similares a las que cubren la pia. Entre el techo membranoso de la aracnoides y la piamadre en plano subyacente, hay un espacio a través del cual se extienden las trabéculas aracnoideas a semejanza de pilares, para sostener el techo, espacio lleno de líquido cefalorraquídeo, que recibe el nombre de espacio subaracnoideo (figs.17-33y 17-34). La supeficie del cerebrocomohemosseñalado muestranumerosos pliegues llamados circunvoluciones (fig. 17-6). En tanto la pia penetra en los surcos y cisuras para cubrir la superficie del cerebro en forma intima, la parte membranosa de la aracnoides (excepto en algunascisurasde mayor tamaño), no sigue tal superficie. De este modo, en las cisuras y surcos se acumula mayor cantidad de líquido cefalorraquídeoqueenotrossitios,yhanrecibido el nombre de cisternas, en los puntos en que la superficie cerebralestáadistanciaconsiderable de la aracnoides que la recubre, de tal forma que acomodan cantidades importantes del líquido señalado.
Piamadre Como SU nombre lo indica (del latín pía, tenue o tierna), es una membrana delicada y fina. Contiene no sólo haces entreligados de fibras de colágena, si-
Duramadre Como su nombre lo sugiere, la capa más externa de las meninges tiene consistencia muy firme y está
TEJIDO NERVIOSO
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Fig. 17-34. Esquema del corte transversal de la columna vertebral a nivel de los agujeros intervertebrales. Se advierte la relación anatómica de las meninges con la médula espinal, y la forma en que el sistema nervioso periférico está unido al central. Se muestra el ganglio espinal posterior o de la raíz dorsal, que contiene el cuerpo de las neuronas aferentes.
compuesta de tejidoconectivo denso (fig. 17-33). Las fibras de colágena tienden a transcurrir en sentido longitudinal en la duramadre raquídea,pero su trayecto esmás irregular en la duramadre craneal. Con lasfibrascolágenasestán mezcladas algunas fibraselásticas. Existen algunas diferencias entre la duramadre del conductovertebral y la del cráneo. En el conducto, la duramadre consiste en una vaina de tejido conectivo denso, relativamente libre. El espacio potencial entre su superficie interior y la cara externa de la aracnoides, recibe el nombre de espacio subdural (o extradural)(fig. 17-34) ynormalmente contiene una cantidad pequeña de líquido que no es cefalorraquídeo. La superficie exterior de la duramadre sobresale enel espacio epidural (fig. 17-34), que estálleno de tejido areolarlaxo que contiene, en grado variable, grasa y muchas venas. El periostiointerno de lasvértebras que recubre el
conducto vertebral forma un límite exterior del espacio epidural. El espacio entre el techo aracnoide y la pia, como hemos señalado, recibe el nombre de subaracnoideo (fig. 17-34). En el cráneo no hay espacio epidural potencial, porque la duramadre está fusionada con la cara interna del periostio de los huesos craneales. En ocasiones seha descritoa la duramadre craneal como una estructura de dos capas, pero solamente la capa interna es la que se continúa con la duramadre raquídea del conductovertebral. La llamada capa externa no es parte de la duramadre, sino que corresponde a la capainterna de periostio de los huesos del cráneo. Sin embargo, dado que estas dos capas están adheridas entre sí, se ha dicho que la duramadre craneal también lo está a los huesos del cráneo. La duramadre está menos vascularizada que el periostio. En siguiente lugar, aunque el periostio
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TEJIDOS DEL CUERPO
I
Espacio subaracnoideo 'Hoz del cerebro Corteza cerebral Fig. 17-35. Esquemaqueseñalalasmeninges, el seno sagita1 superior y las vellosidades aracnoideas. Se ha agrandado el espacio subdural potenaal. El espacio subaracnoideo sobre las circunvoluciones tambiénseha agrandado,parailustrar la rama subaracnoidea.(Weed, L. H. Am. J. h a t . 31:203,1922.)
y la duramadre craneal están adheridos sobre la mayor parte del cerebro, están separados en algunos sitios específicos en que laduramadrepenetra enlas cisurascerebralesparaformar tabiques o pliegues importantes(fig. 17-35). En el trayecto enel cual surgeunadivisión dentro dealguna cisura, puede aparecer una cavidad entre losplieguesde la duramadre, que en el cortetransversal tiene aspecto aproximadamentetriangular(fig. 17-35), yestálimitada por arriba por el periostio (la llamada capa externa de laduramadre)y en ambosladospor la duramadrecraneal quepenetradesde amboslados dela cisura, en sentido descendente, para formar el tabique o estructura dedivisión (fig.17-35). Estos espaciosentrelos plieguesdela duramadre, dispuestos siguiendo las líneas a partir de las cuales nacenlostabiques, están recubiertos de endotelioy contienen sangre venosa y constituyen los llamados senos de la duramadre (fig. 17-35) y las lagunas uen osas. MECANISMOS DE DIFUSION DE LOS NUTRIMENTOSHASTA LLEGAR AL CUERPO DE LASNEURONAS DE LA SUBSTANCIA GRIS Los capilares que llevan nutrimentos a las células en el parénquima de la 1) substancia gris de la cor-
teza cerebral en hemisferios cerebelosos y 2 ) la substancia gris dela médula,provienen de arteriascercanas a la superficie del encéfalo y la médula. Estos vasos son transportados en las capas más profundas de las meninges. La substancia encefálica es penetrada por vasos finos que le llegan desde la piamadre, que terminanen capilares queriegan neuronas y neuroglia, en la formaqueseñalaremos. Vasossanguíneos delapiamadre. Los vasosanguíneos quepenetran enel parénquimaencefálico están cubiertos, en sentidoproximal,porunafina vaina de tejido conectivo reticular (fig. 17-33). Todavía más, lapiamadre penetra en lostúneles quecontienen los vasos, de tal forma que recubre tales excavaciones (fig. 17-33). Entre la capa de tejidoconectivo que cubre tales vasosy que recubre los túneles, esto es, la piamadre, existe un verdadero espacioperivascular (señalado enla fig. 17-33), queapareceúnicamentealrededor de los grandes vasos, y que no seextiende hacialoscapilares. De este modo, el espacioperivascularcomunica con el espacio subaracnoideo y contiene líquido cefalorraquídeo. Con base en el estudio de los cortes corrientes de substanciasencefálica teñidos por hematoxilinay eosina, hace muchos años se obtuvieron dos impresiones falsas, causadas por artefactos. En primer lugar,como resultado dela contracción,podía observarse otro espacioentre 1) lapiamadrequerecubre los túneles, y 2 ) el parénquima cerebral (señalado como espacio espurioen laparte izquierda de la fig. 17-33). En segundo lugar, se observaba entre los cuerpos de neuronas y el neurópilo (señalado en la fig. 17-33) el llamado "espacio perineuronal", también falso.Todavíamás,comoseñalamos en párrafos anteriores, a niveldelos capilaresdesaparece el verdaderoespacioperivascularidentificable en la microscopia fotónica, alrededor de los grandes vasos, de tal forma que nohaycontinuidad de los espacios pericapilares como pudiera aparecer en los cortes teñidos con hematoxilina eosina, y por ejemplo, en lazona media inferior delafigura 1722B, y que como señalamos, tales espacios también son artefactos. Formación y resorción de líquidotisular en la substancia gris Como describimos alcomentarlo referente al tejidoconectivolaxo, se formalíquidotisular en el extremoarterial de los capilares,que se resorbe en el extremo venoso (fig. 8-6). En casi todo el cuerpo todo exceso es eliminado por los capilares linfáti-
TEIlDO NERVIOSO
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nas y las células gliales se difunden a través de esta (fig. 8-6). El endoteliocapilarpermitenormalbarrera con relativa facilidad. mente la salida de un poco de proteína sanguínea, pero en realidad no se acumula, porque es eliminadaenformacontinuaporacciónde los capilares linfáticos. Sin embargo,lasituaciónque se observaen la FORMACION, ClRCULAClON Y RESORCION DEL LIQUIDO CEFALORRAQUIDEO substancia gris es muy distinta. En primer lugar, en el sistema nervioso central no hay capilares linfútiDistribución del líquido cefalorraquídeo. El sistecos que eliminen líquido tisular y de ello resulta una ma nervioso central, que es una estructura con tejisituación que podría originar edema en otros sitios (consúltese la fig. 8-7B). En segundo lugar, los capi- do delicado, es protegido: 1)al estar dentro de caviun lares son de tipo continuo, y sus células endoteliales dadescorporales,y2)porestarsuspendidoen "cojín" de líquido, que está dentro de la piamadre y están en relación intima por medio de uniones conlos intersticiosdeesta tinuas o intimas (descritas en el capítulo 5). De este laaracnoides,puestodo modo, estos capilares producirían muy poco líquido estructura reticular finísima (fig. 17-33) están llenos tisular.Además, los capilaresde la substancia gris del líquido modificado llamado cefalorraquídeo. Las estánrodeadosporunamembrana basal bastante capas de piamadre y aracnoides llenas de líquido roimportante (BMen la fig. 17-32) que suele estar bi- dean por completo el cerebroylamédulaespina1 que funcionan como un absorbente hidráulico furcada para acomodar a un pericito. Ha habido diferencias de opinión en cuanto a si contra choques. Los ventrículos cerebrales constituyenunpaso la membrana basal de un capilar está rodeada totalmente por un pie de astrocito o si este recubrimien- continuo (fig. 17-6)y están llenos delíquido cefato no es continuo. Robertson observó que 88% de lorraquídeo, en comunicación con el líquido extracerebral etl el espacio piaaracnoideo, por tres orifila membrana basal está cubierta de prolongaciones astrocíticas (fig. 17-32). Todavía más, el citoplasma cios en el techo del cuarto ventriculo. En circunstande los oligodendrocitos comprendía el recubrimien- cias normales fluye líquido a través de estos orificios, de dentro a fuera del cerebro. to del 4 % de la superficie de la membrana basal, y Composición. El líquido cefalorraquídeo contiene el 8% restanteestabacubiertopor finísimas prosales pero muy pocas proteínas, y sólo unas cuantas longacionescelularesdeneuronas o deneuroglia, células, en su mayor parte linfocitos. El estudio de cuyaidentidadnopodíaprecisarseconexactitud. tal líquido en caso de sospechar lesiones o enfermedades del sistema nervioso central, es utilísimo en el Barrera hematoencefálica diagnóstico. Por ejemplo, la presencia de sangre en el líquido en cuestión puede confirmar que ha habiLos datos clínicos yexperimentalessugieren la do una fractura craneal con rotura de vasos. existencia deuna barrerahematoencefálica, antes El incremento del número de células en el líquido que los estudios con microscopio electrónico precicefalorraquídeo puede ser útil para diagnosticar alsaran su fundamento. Se observó por ejemplo, que gunasenfermedadesinflamatorias del sistemaneralgunas substancias de utilidad terapéutica si se ad- vioso O las meninges. Incluso la medición de la preministraban por vía intravenosa no llegaban al ensión del líquido señalado ayuda a diferenciar algucéfalo desde la sangre, como ocurría en otras zonas nos trastornos del cerebro o de la médula. del cuerpo.Todavíamás,algunoscolorantesque salían de la sangre a otras zonas del cuerpo, no Ilegaban a la substancia gris, de tal forma que era inSitios de formación del liquido dudable que existía algún tipo de barrera hematoencefalorraquídeo cefálica. Con base en los estudios hechos con microscopioelectrónico,empleando"marcadores" En zonasextracerebrales se formaunacantidad electrodensos, dicha barrera al parecer consiste en: moderadadelíquidocefalorraquídeo,pero la ma1) el endotelio capilar continuo que posee uniones yor parte del mismo es producido en los ventrículos intimas muy extensas, entre células contiguas que al cerebrales, por función de los plexos coroideos, que parecer forman un sello casi completo entre ellas; y son finas estructuras en forma de ovillos, ricas en 2) la membrana basal bastante gruesa que rodea a capilares, que sobresalen en el interior de los ventrílos capilares. Sin embargo, los gases y las pequeñas culos (fig. 17-36), y que se han especializado en la moléculas esenciales para la nutrición de las neuroproducción del líquido tisular señalado. Sus capila-
COS
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TEIIDOS DEL CUERPO
figura 17-36 muestraunaprolongaciónen la que sobresalen vellosidades que contienen grandes capilares, en uno y otro lados. El epitelio quecubre los plexos coroideos se desarrollaapartir del epéndimo. Es detipocúbico (fig. 17-36) y recibe el nombre de epitelio del plexo coroideo. Está sobre el finísimo tejido conectivo derivadode la capapiaaracnoidea,desplazada hacia atrás durante el desarrollo, y adelante de sus vasos sanguíneos. En el microscopio electrónico se advierte que la superficie libre de las células epiteliales estácubierta por microvellosidadesconextremos un poco bulbosos. En etapasrelativamentetempranasde la vida se observan cambios degenerativos en los plexos de los ventrículos laterales, que se manifiestan por depósitos de calcio o quistes. Fig. 17-36. Microfotografía de parte de un plexo coroideo humano. Obsérvese el epitelio cúbico, que recubre las vellosidades y los capilares tortuosos y congestionados, en un plano inferior. (Por cortesía de E. Linell.)
res están en intima cercanía a la superficie libre del plexo, que está expuesto a la luz de un ventriculo, llena de líquido (fig. 17-36). Esta superficie libre está cubiertadeepiteliocúbico(fig.17-36),mismaque debe atravesar el líquido antes de llegar al interior del ventriculo, y convertirse en líquido cefalorraquídeo. Por esta razón y por otras, es más difícil que algunas substancias, en particular las macromoleculares, penetren en el líquido cefalorraquídeo, que lo observado en el líquido tisular corriente. Desarrollode los plexoscoroideos. La zona del tubo neural que forma el techo del tercero y cuarto ventrículos se adelgaza extraordinariamente, y llega a tener apenas una sola capa de células cúbicas que comprenden el epéndimo,ademásde la capapiaaracnoidea vascular que la cubre. En tales sitios la capapiaaracnoidea, al desplazar el epéndimopor delante de ella, se invagina en los ventrículos para formar los plexos coroideos. Un proceso similar origina la aparición de los plexos coroideos en los ventrículoslaterales.Deeste modo, se formancuatro plexos: uno en el cuarto ventriculo, otro en el tercero y otro más en cada uno de los ventrículos laterales del cerebro. E s t r u c t um r ai c r o s c ó p i cdae l o s plexos coroideos. Un plexo coroideocomprendemuchas prolongaciones foliáceas, suspendidas como estarían las hojas de una ramita. Cada prolongación posee una arteria fina o arteriola que se abre en un plexo capilar. Estos capilares sontortuosos, y producen elevaciones en el epitelio llamadas vellosidades. La
Circulación del líquido cefalorraquídeo El líquidoproducidoen los ventrículoslaterales circula a través de todos los agujeros interventriculares, y junto con el que produce el tercer ventrículo, pasa por el acueducto cerebral, del mesencéfalo al cuarto ventriculo, y de ahí, a través de su techo, en el espacio subaracnoideo. La mayor parte de líquido en los espacios piaaracnoideos que rodean al cerebro y la médula se forma en el interior del cerebro, de tal forma que si se bloqueara la salida por el techo del cuarto ventriculo se acumularía líquido en los ventrículos y los agrandaría, y con ello restiraría la masaencefálica,con unapresióndesde dentro; esto puede observarse como resultado de enfermedad o deformidad,y el problema recibe el nombre de hidrocefalia interna. Una cantidad pequeña de líquido cefalorraquídeo es formada por finos vasos que penetran en el cerebro; estos producen una poca cantidad de líquido que sale a la superficie cerebral a través de la capa piaaracnoidea, que lleva consigo los vasos. En la SUperficie cerebral se mezcla con el líquido cefalorraquídeo, y forma parte de él. Dado que la formación de líquido cefalorraquídeo es continua,tambiéndebe resorbersedemanera ininterrumpida, pues si no ocurriera así, aparecería incremento de la presión intracraneal. Las estructuras que resorben líquido y lo devuelven a la corriente sanguínea con la rapidez con que se forma, se conocen como vellosidadesaracnoideas; sonproyecciones en forma de botón de la aracnoides dentro de algunos senos venosos de la duramadre (fig. 17-35). El núcleo más o menos hueco de las vellosidades Señaladas está lleno de líquido cefalorraquídeo, sepa-
TEJIDO NERVIOSO
rado delasangreen los senos venosos, únicamente por el finorecubrimiento delasvellosidades (fig. 17-35). El líquido pasa a travésdelas células derecubrimiento para llegar a la sangre venosa de los senos.
Relación de la formación y resorción de líquido cefalorraquídeo con la formación y resorción del líquido tisular en otras zonas del cuerpo
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muchasfibras por lo regularaferentes yeferentes. Los de grancalibrea vecesreciben el nombre de troncos nerviosos. 3. Terminaciones nerviosas y órganos de los sentidos. En capítulosulteriores se hacendescripciones detalladas delas terminaciones de nerviosaferentes (sensitivos), y losórganos de los sentidos, porque su conocimiento seasimila mejor unavez que el estudiante conoce los órganosyestructuras en que se distribuyen. Todas las fibras eferentes terminan en célulasglandulares o musculares. Las terminaciones eferentes en células secretorias exocrinas se describirán más adelante, en tanto que las eferentes y tambiénlas aferentes enlos músculos, se expondrán enel capítulo 18. El siguiente resumen de los componentes del sistema nerviosoperiféricoconstituye una basepara completar la clasificación del tejidonervioso.
Las estructuras para formar y resorber líquido cefalorraquídeo son semejantesalas de otraspartes del cuerpo en las que se forma y resorbe líquido tisular. Es probable que la presión hidrostática en los capilares delos plexoscoroideos sea grande, pues sin duda algunos están congestionados. De este modo, los plexoscoroideosproduciríanfácilmentelíTejidonervioso quido tisular. Por otra parte, la presión hidrostática en los senosvenosos en los cuales sobresalen las vellosidades aracnoideas, es pequeña. Además la Tejido nersistema del gris granpresiónosmótica de la sangre (debidoa su viosocentral contenidoproteínico)arrastraría ellíquido cefaloSubstancia blanca raquídeo, quees pobre en proteínas,paradevolGanglios verlo a la sangre a través de las células de las vellosidades aracnoideas. Sin embargo,estadisposición Tejido delsistema nerNervios difieredela que suele participar en la resorción del vioso periférico líquidotisular,porque no hay linfhticos en el sisteTerminaciones nerviosas ma nervioso central que arrastren y eliminenel exceso de líquido. Sin embargo, parte del líquido cefalorraquídeo puede ser drenado al pasar por espacios en los nervios que van a diversas zonas del cuerpo. DESARROLLO DEL SISTEMA NERVIOSO PERIFERICO
1 1
ESTRUCTURA MICROSCOPICA DEL TEJIDO DEL SISTEMA NERVIOSO PERIFERICO
El sistema nervioso periférico posee lostres componentessiguientes: 1. Ganglios. Son pequeños nódulos que contienen el cuerpo de las neuronas. Existen en el sistema nervioso periférico dos tipos generales de ganglios: en primer lugarlos cerebroespinalesque contienen el cuerpo de neuronas aferentes en diversos segmentos corporales(figs. 17-5 y 77-34) y en segundolugar ganglios delsistema autónomo que contienen el cuerpo de neuronas eferentes de ese sistema. 2 . Nervios. Sonestructurascilíndricas finasque seramificany que van desdeel cerebro,como los nervioscraneales, y de la médulaespinal (estoes, los nervios espinales o raquídeos) para llegar a todo el cuerpo prácticamente (fig. 17-1). Contienen
Los componentes aferentes y eferentes del sistema nerviosoperiféricoprovienen defuentes distintas. Consideraremos enprimer lugar las aferentes. Componentes aferentes. La placa neuralda origen a dos crestas neurales (fig. 6-31, y al tubo neural. Las crestas sedividen en cadenasde nódulos, que son los precursores delos ganglios dela raíz posterior o dorsal dela médula espinal,y sus equivalentes craneales. Cada segmento de la médula posee dos ganglios de dicha indole, uno en cada lado, en posición posteroexterna (figs. 17-34 y 17-37). Lascélulas neuroectodérmicas de estos gangliosse diferencian siguiendo dos patrones o líneas principales, como en el tubo neural. Una de las líneas culmina en la formación de neuroblastos, que son células bipolares, pero como señalamos dos prolongaciones se fusionan de tal modo que se forman las neuronas bipolares aunque en realidad tienen forma
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TEJIDOS DEL CUERPO orlglna el gangllo de la raíz posterlor (dorsal)
neural
la médula esplnal
Fig. 17-37. Esquema que señala el origen del sistema nervioso periférico. La cresta neural da origen a las célulds de los ganglios de la raíz dorsal. Las prolongaciones de cada una de ellas crecen en sentido periférico y central, y de este modo, las crestas neurales constituyen el punto de partida de los componentes aferentes del sistema periférico. Los componentes eferentes de este sistema se desarrollan a partir del tubo neural por medio de axones de neuronas del asta anterior, y crecen desde 13 médula en desarrollo.
seudounipolar (fig.17-2). Sin embargo, su prolongación única se ramifica, y una de las ramas se dirige en sentidocentralhacia la raíz posteriorde la médula espinal; la otra prolongación crece en sentido periférico dentro de otrasfibras enun tronco nervioso, para llegar al tejido en el cual constituirá unaterminaciónsensitiva(fig.17-37). Algunas células del neuroectodermo en los ganglios espinales endesarrollo se diferencian siguiendo una segunda vía para formar células de sostén, que no estánincluidascon la neuroglia,pero que representan sus equivalentes en el sistema nerviosoperiférico. Existen dostiposde tales células: las llamadas células capsulares que forman cápsulas alrededor del cuerpo de las neuronas en los ganglios (fig. 17-38) y las células de Schwann o de neurolema que forman las vainas de las fibras nerviosas. Componentes eferentes. No surgen de las crestas neurales, sino de la capa media del tubo neural (fig. 17-37). Los neuroblastos se transforman en neuronas eferentes y desarrollan axones que van desde la superficie anteroexterna de la médula espinal, en la forma de fibras eferentes de nervios periféricos. Las fibras eferentes de nervios craneales se originan de la misma forma. Los cilindroejes salen de los linderos del sistema nervioso central a través de los agujeros (fig. 17-34), en donde constituyen los troncos nerviosos, como se muestra en la figura 17-37, que se distribuyen en las estructuras que inervan. Cuando nos ocupemos del sistema nervioso autónomo advertiremos que consiste zínicamente de neuronaseferentes,yque el cuerpodealgunasde ellasestán en el cerebro y la médula,pero los de otras están dispersos en los ganglios autónomos (no
los de la raíz posterior) en diversas partes del cuerpo.Por las razonesseñaladas, el cuerpode las neuronas de estos ganglios está por fuera de los límites del sistema nervioso central. Se desarrollan a partir de células neuroectodérmicasde las crestas neurales, que emigran hacia afuera, de diversas zonas corporales, en los comienzos del desarrollo. Su destino final y funciones se describirán en breve.
ESTRUCTURAMICROSCOPICA DE LOS GANGLIOS ESPINALES
El cuerpo de las neuronas en los ganglios espinales o raquídeos es muyredondeado.Muchas de ellas son grandes y llegan a tener incluso 1 2 0 ~ mde diámetro(fig.17-38) en tantoqueotrasson pequeñas (15 Km). Su núcleo central es grande y pálido con las técnicas decoloración y suelecontener un solo nucléolo perfectamente visible (fig.17-38). Su citoplasma contiene neurofibrillas y material basófilo, y este último, en formacaracterística,está más disperso que en las células del asta anterior de la médula. Enel citoplasmatambiénpuedehaber cúmulosdeiipofuscina, un pigmento pardoamarillento(fig. 5-62). El cuerporedondeadode las neuronas ganglionares está separado de la trama de tejido conectivo en el ganglio, por una sola capa de células capsulares aplanadas o anficitos (véase la figura 17-38), proveniente del neuroectodermo; como señalamos, son equivalentes de la neuroglia del sistema nervioso central, en el sistema nervioso periférico.
TEIID0 NEXVlOSO
conectivo Fig. 17-38. Esquema departe de unganglioraquídeo(gran amplificación), en el queseobserva el aspectode las células ganglionares y las células capsulares (anficitos).
La prolongación proximal de cada neurona ganglionar llega al haz de fibras de la raíz posterior, endondesedivide,comoadvertimos, en dosramas.Unapasaalnervioraquídeoquelaconduce hastaunaterminaciónreceptora(fig. 17-37). La otra pasa en sentido interno a través de la raíz posterior, para llegar a la columna posterior de substancia gris de dicho lado de la médula (fig. 17-37). Ambas ramas tienen el aspecto de axones, y por lo regular son mielínicas. El tejido conectivo en el cual estánlasneuronas ganglionaresy sus prolongaciones, es el equivalente de la vaina de tejido conectivo de los nervios, como describiremos.
ESTRUCTURA MICROSCOPICA DE NERVIOS PERIFERICOS
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Fig. 17-39. Micrografía ( X 100) de un nervio periférico en corte transversal, teñido con ácido ósmico. Obsérvese el grueso perineurio en la esquina inferior derecha, que rodea el fascículo de fibras mielínicas, y el color negro de las vainas de mielina. También puede observarse el fino tejido conectivo laxo que constituyen el endoneuno. (Cortesia de C.P. Leblond.)
me del tejido conectivo constituye la estructura que rodea todo el nervio y recibe el nombre de epineurio (fig. 17-40). Su pared no es tan gruesay fuerte como la del tubo de tejidoconectivoque le sigue en tamaño,que estáen el interior, y que recibe el nombre de perineurio (figs. 17-39 y 17-40). Cada tubo de perineurio recubre un fascículo de fibras nerviosas y cada fibra está incluida en un tubo de tejid o conectivo llamado endorzeurio (figs. 17-39 y 1740). Sin embargo, los nervios muy finos carecen de epineurio. En consecuencia, los nerviosfinos como los que se ilustran en las figuras 17-39 y 17-48 consisten en un tubo de perineurio que contiene tubos endoneurales,cadaunoconuna fibra 'nerviosa en su interior. En los ganglioscefalorraquídeos se observan los mismos tres tipos de envolturas de tejido conectivo, esto es epineurio, perineurio y endoneurin.
Componentes conectivos de los nervios
Fibras de nervios periféricos
A diferencia del tejido del sistema nervioso central, los nervios periféricos en la disección habitual tienen el aspectodecordonesrelativamente fuertes, lo cual se debe a su componente del tejido conectivobastanteabundante,queestádispuesto paraformarvainastubularesdetres calibresdiferentes. Como puede observarse en el corte transversal de un nervio periférico, la disposición tubulifor-
En relacióncon la figura 17-16 se describió la estructura fina de las fibras nerviosas (axones). Cada una de tales fibras en el sistema nervioso periférico está cubierta de una fina vaina citoplásmica Ilamada curol ole ma (a veces también se le conoce como neuri/enzu o vaina de Schwar171) (fig. 17-41). Las células de Schwann que integrandichavainaderivan de las células neuroectodérmicas de las crestas
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TEJIDOS DEL CUERPO ganglio raquídeo
\
neurona
neurona eferente
neurona del asta anterior
neurllen (valna de Sc
Fig. 17-40. Esquema que señala la organización del sistema nervioso periférico y las diversas partes que componen un nervio periférico.
neurales, y en menor extensión, del tubo neural. En un tipo de fibra nerviosa existe una vaina importante de mielina entre la fibra y el citoplasma de la célula de Schwann (figs. 17-41 y 17-44), y por tal razón, reciben el nombre de fibras mielínicas. El otro tipo de fibras, que tiende a ser de menor calibre carece de mielina, de tal forma que reciben el nombre de amielinicas. Las fibras mielinicas y amielínicas aparecen en cualquier gran tronco nervioso. Describiremos en siguiente término las fibras mielínicas.
de nodo
mielina Ranvier
Fig. 17-41. Esquema simplificado en que aparece la porción de
una fibra mielínica del sistema nervioso periférico, su vaina de Schwann (neurolema), que consiste en células de Schwann y dos nodosdeRanvier.(Dibujadosiguiendo los esquemasdeBarr, M.L.: The Human Nervous System, New York, Harper & Row, 1972.)
Células de Schwann y nodos de Ranvier La mielina de las fibras mielínicas no es continua, sino que está intetrumpida a intervalos regulares como señalamos por constricciones llamadas nodos de Ranvier (figs. 17-40, 17-41 y 17-42). En tales zonas no hay mielina, de tal forma que las prolongaciones de las células de Schwann llegan al axolema sin recubrirlo por completo. En estossitios, la vainade Schwannnocubre en sutotalidadalafibra nerviosa. Como se muestra en la figura 17-42, las prolongaciones células de Schwann de vecinas muestran interdigitaciones en tales nodos y quedan en aposiciónsobre el axolema dentro delmaterial intercelular amorfo. Una lámina basal que rodea la vaina de Schwann se extiende en forma continua a través de cada nodo de una célula de Schwann a la siguiente. Entre dosnodosnoaparecenestas células. La distancia entre nodos consecutivos de una fibra dada varía de 0.3 mm a 1.5 mm. Los nodos de Ranvier, como indicamos,tambiénaparecen en el sistema nervioso central (n en la figura 17-10), pero en tal sistema la mielina es producida por los oligodendrocitos. En lossitios en queseramificanlas fibras nerviosas también hacen lo mismo los nodos. En los comienzos de este capítulo señalamos la par-
TEJIDO NERVIOSO
pas a
\
I
a
Sm
I
a
n
Sc
n
587
Sn
¡.S.L.
Fig. 17-42. Esquema que ilustra la estructura fina de una vaina de mielina de una fibra mielínica de un nervio periférico, en corte transversal (izquierda), y en corte longitudinal (derecha). La vaina de Schwann rodea l a fibra, con un nodo de Ranvier (n). Entre el axolema (a) y la fibra de la membrana de la célula de Schwann (Sm) existe un espacio periaxónico (pas). La vaina de mielina (m), constituida por la membrana transformada de la célula de Schwann, está interrumpida en el punto en que estas células entran en contacto mutuo a nivel de los nodos. En este punto las prolongaciones de las células vecinas se interdigitan, como se aprecia en la figura, pero no separan al axolema del espacio intercelular. Casi todo el citoplasma de las células de Schwann (Sc) está por fuera de la mielina, y contiene el núcleo (Sn). En la esquina inferiov derecha se advierte una incisura de Schmidt-Lanterman (i,S.L,)que consiste en invaginacionesdelcitoplasma de las células de Schwann, dentro de la mielina. (Por cortesía de C.P. Leblond.)
ticipación de los nodos en la conducción saltatoria de impulsos nerviosos en las fibras mielínicas.
Formación y estructura microscópica de las vainas de mielina en el sistema nervioso periférico En primer lugar las células de Schwann rodean un axón (fig. 17-43, izquierda) de tal forma que éste se coloca en una especie de concavidad larga en su citoplasma; por lo regular se acepta que las células de Schwann o parte de las mismas comienzan a girar alrededordelcilindro eje (fig. 17-43, izquierda, células de centro y derecha). La membranadelas Schwann está representada en este esquema sencillo (fig. 17-43) en la forma de una sola línea; más tarde, su imagen en el microscopio electrónico será la de una doble línea. Conforme la célula de Schwann comienza a enrollarse alrededor del axón, su membrana en un lado del surco (en el cual está el axón), se pone en contacto con la membrana del otro lado de dicho surco (véase fig. 17-43, centro y derecha). Estas partes de su membrana se aproximan y permanecen unidas, como podemos advertir conforme la célula sigue enrollándose alrededor del axón como una es-
piral de anillos compuestos de dobles líneas; de este modo cada línea única enla figura 17-43,derecha, representa la membrana en su espesorcompleto. Entre doblesanillosvecinos existe en primerlugar una capa de citoplasma (zona de puntos en la figura 17-43), pero conforme continúa el fenómeno envolvente, el citoplasma queda comprimido en el cuerpo de la célula. En siguiente lugar consideramos la forma en que una estructura que consiste en anillos concéntricos y en la cual cada uno comprende una membrana de doblecapa,permite la aparición de mielina.Con gran amplificación y buena resolución, se advierte queunavainademielinaperfectamenteformada contieneanillosconcéntricosobscurosllamados lineas densasmayores (fig. 17-44, cuadritosuperior) de 2 a 3 nm de espesor, separadas entre sí por una capa de material más claro de unos 10 nm de espesor (fig. 17-44,cuadritosuperior). Con fijación especial y resolución excelente puede observarse en la zona media decada una de lascapasmásclaras, una línea obscura más fina; éstas reciben el nombre de líneas intraperiódicas(mismafigura). Conforme el cuerpode la célula de Schwann sigue girando alrededor de la fibra nerviosa, las caras exteriores desumembrana se ponen en contacto
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TEIIDOS DEL CUERPO
Fig. 17-43. Esquema que senala las primeras etapas de la formación de la vaina de mielina por una célula de Schwann, en el sistemanervioso periférico según la hipótesis del enrollamiento de la vaina sobre la fibra (”niño envuelto”). (Modificado de Green B. B. y Schmidt, F.O. Symposium on the Fine Structure of Cells, Groningen. Holland, Noordhof 1955.)
entre sí, y se fusionan (fig. 17-45). La línea obscura que así se formaquedacomprimidahastaformar una fina línea intraperiódica (fig. 17-45). En siguiente lugar conforme es expulsado por compresión de! citoplasma,lascarasmás internas delas mismas
Fig. 17-44. Microfotografías electrónicas ( X 70 000; cuadrito superiorderecho, X 360 000) de unnerviociáticoderata. Es un corte transversal de una fibra mielínica, rodeadapor su vainade Schwann. En la zona superior está el núcleo deuna célula deSchwann. Por debajo del núcleo,en el citoplasma de dicha célula está lavaina de mielina que rodea la fibra nerviosa (cuadrito superior); muestra las líneas densas mayores de la vaina de mielina. Entre tales líneas pueden observarse las intraperiódicasque en algunossitios sondobles. (Por cortesíade M. Nagai y A. Howatson.)
partes de la membrana celular (el lado que limitaba con el citoplasma) se unen y fusionan de tal manera queforman la línea densamayor (fig.17-45). El material que llena el espacio entre las líneas densas mayoresprovieneprincipalmente del lípidodelas capasmedias de lasdos regiones de la membrana celular que se fusionaron. Sin embargo, no se ha dilucidado por qué la fusión del lado exterior de las dos partes de la membrana da origen únicamente a una fina línea intraperiódica obscura, y la fusión de los dos ladosinternos,auna línea gruesa (densa mayor). En el cuadrito de la figura 17-44 se apreciaban ambos tipos de líneas. No se haprecisadoconclaridad el mecanismo exacto de mielinización y el enrollamiento sobre el cilindroeje, por parte de la célula de Schwann, junto con su núcleo (lo cual tendría el aspecto del pastel conocido como “brazo gitano” o ”niño envuelto“) y aún parece ser la mejor explicación de la mielinización en el sistema nervioso periférico. Sin embargo, dado que un oligodendrocito puede lograr la mieli-
TEIZDO NERVlOSO Fig. 17-45. Esquema queseñala la forma en que las membranas de las células de transforman en vainas de mielina, d e la membrana terminan por ser la sas mayor e intraperiódica de estas gún J.D. Robertson.)
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A l > \
\línea intraperlodica que se forma delaflrsrón de dos capas externas de la membrana celular
nización de segmento de diferentes axones (fig. 1710) tal vez simultáneamente, es difícil aceptarque pudiera ser el mecanismo de mielinización en el sistema nervioso central. En los nerviosperiféricos existen finaszonas de discontinuidad llamadas incisurus de Schmidth n t e r m a n (figs. 17-41 y 17-42) en la vaina internodal de mielina. Tales incisuras representan sitios en que el citoplasmade la célula deSchwannquedó atrapadodurantelaformación de la mielina, por rotacióndetales células alrededorde la fibranerviosa, y en consecuencia, siguen un trayecto espiral dentro de la mielina.
Fibras amielínicas Algunas fibras aferentes y del sistema autónomo carecen devainade mielina; sin embargo,están protegidas por células de Schwann, de talmanera
que los haces nerviososestándispuestosdemodo que cada uno se extiende en un surco a través del citoplasma en la célula señalada. De esta forma, una célula de Schwann en cualquier nivel dado (fig. 1746),protege 5 a 20 o másfibrasamielínicas. La vainaprotectoraquerecubreungrupodefibras amielínicas comprende una serie de células de Schwanndispuestasextremoconextremo,a lo largo del haz, y las células de Schwann se interdigitan para formar una columna continua. Existe una lámina basal (fig. 17-46, bl) rodeando la superficie externa de las células de Schwann, en tal forma que cubra los surcos en donde quedenabiertosalexterior. Entre el axolemadecadafibra amielínicay la membrana de la célula de Schwann que recubre el surco en donde está alojada la fibra existe un espaciointercelularde 10 a 15 nmde ancho que contiene líquido (posiblemente participen en la transmisión de impulsos),ytambiénmaterial de recubrimiento celular.
590
TEJIDOS DEL CUERPO
Fig. 17-46. Micrografía electrónica ( X 18 000) de una célula de Schwann que rodea un grupo de 20 fibras amielínicas (uf) aproximadamente, dispuestas de tal modo que cada una de ellas estén en un surco en el citoplasma de la célula. Las fibras se han seccionado en forma transversal y tienen el aspecto de zonas más claras redondeadas,a diferencia del citoplasma más obscuro de la célula(Scc)que las rodea. En las fibrasnerviosaspuedenobservarsemicrotúbulos y mitocondrias ocasionales. Cada fibra está rodeada por su propia membrana (axolema) y también por la membrana de la célula de Schwann. Entre las dos membranas celulares hay un espacio celular de 10 a 15 nm. La lámina basal (bl) rodea toda la célula de Schwann y cubre las acanaladuras que contienen las fibras nerviosas. Estas fibras pertenecen al sistema nervioso autónomo y aquí se muestran en el corazón de hamster. (Por cortesía de I. Taylor.)
Aspecto de los nervios periféricos en con microscopio fotónico
los estudios
Al preparar un corte normal con parafina, el lípido de la mielina querodeacadafibranerviosa(salvo que sea tratado en forma especial), se disuelve por acciónde los agentes dedeshidrataciónyaclaramiento; ello permitea la fibradeslizarsehacia un lado del espacio tubular que quedó al disolverse la mielina. De este modo, los cortes de nervios teñidos con hematoxilinayeosinamuestran el sitioque ocupaba la mielina en la forma de un pequeño espacio redondeado y vacío, excepto por la presencia de la fibra nerviosa, que puede estar hacia uno de los lados (fig. 17-47B). En la superficie exterior del espacio mielínico se observa el citoplasmapálidode una célula deSchwann. Los núcleos dentro de un haznerviosopertenecenacélulasdeSchwann;a fibroblastos del endoneurio, o a células endoteliales de capilares (también del endoneurio). Sin embargo, en una preparación teñida con ácido ósmico, persiste la mielina obscura que rodea la fibra nerviosa de tal forma que las vainas de tal substancia asumen la forma de anillos negros (figs. 17-39 y 17-47A). En los cortes de tejido teñidos con el método común de hematoxilina y eosina, los nervios secciona-
dos en forma oblicua o en planos cercanos al longitudinalpuedentener un aspectodeestrías,totalmente diferente del que podría observarse en la imagen despuésde un corte transversal. Todavía más, el patrónestriado es intensificado por los núcleos largos y finos entre las fibras, que pertenecen a las células de Schwann y a células del endoneurio (fig. 17-48). Las estríassiguen un trayectoonduladoen todo el nervio (fig. 17-48). En las micrografías electrónicas de nervios mielínicos, seccionados en forma transversal, se observa una espacio periaxonal (pas, en la fig. 17-42) de 15 a 20 nm de ancho entre el axolema y la membrana de la célula de Schwann. Junto a esta parte de la membrana de tal célula (señalada con las letras Sm en la figura 17-42), existe una fina capa de citoplasma (zona moteada en la fig. 17-42), y rodeando a tal capa, están otras de la membrana transformada de las células de Schwann, y que constituye la vaina demielina (menla fig. 17-42).Porfuerade la mielina está la mayor parte del citoplasma de las células de Schwann (Sc en la fig. 17-42) limitado en su superficieexterior por una membrana y la lámina basal de la célula de Schwann. El espacio periaxonal probablemente está aislado del espacio intercelular, para facilitar la conducción saltatoria de los impul-
TEJIDO NERVIOSO
A
mielina deVainas (ácid0 Ósmico)
B
Axones (H Y E)
591
Núcleode célula deSchwann
Fig. 17-47. (A) Microfotografía de gran amplificación de parte del nervio periferico seccionado en forma transversal y fijado en ácidoósmico. ( 8 ) Preparación similarteñida con hematoxilina y eosina. Respecto adetalles, consúltese el texto.
sos nerviosos (que describimos en páginas anteriores deeste capítulo). Variabilidadde los fascículosnerviosos. La mayor parte de los nervios periféricos hansido llamados mixtos, porque contienen fibras aferentes y eferentes (fig.17-40). Sinembargo,estos dostipos de fibras prácticamente son idénticos desde el punto de vistahistológico.Hacia el extremo finaldelos nervios, las fibras aferentes y eferentes tienden a segregarsedetal forma quelos fascículos individualesse vuelven predominantementemotores o sensitivos. Un nerviograndecontienefascículos de fibras, cada unodeellos rodeado por una vaina densade perineurio(fig. 17-40). Sunderlandha demostrado que existe grancomunicaciónentrelosfascículos, pues pasan fibras de uno a otro. En consecuencia, el calibre y el contenido relativo de fibras en los fascículosenun nervio,cambian en todo su trayecto. De este modo, por ejemplo, si sedestruye una sección pequeñade un nervio y seintenta reunirlos dos muñones para que queden en aposición los fascículos de ambos, estos últimos posiblementeno concuerden. Para unirlos dos muñones deun nervio,cuya porción intermediase hadestruido,habrá que estirar las dos partesporcoaptar. Los nervios pueden
ser estirados en cierto grado, sin lesionarlos, lo cual depende en parte,cuandomenos, del hecho deque las fibras nerviosas sigue un trayecto en zig-zag (fig. 17-48). Estiraralnerviohastadeterminadopunto simplemente rectifica las fibrasyno las estira. Las fuertes vainas perineurales constituyen un factor limitante enel estiramiento(paraconocerdetalles, consúltese la obra de Sunderland). Los nerviospequeños están compuestosúnicamentede un solo fascículo, rodeado por una vaina perineural (figs. 17-39 y 17-48). El númerode fibrasdentro de un fascículovaría notablemente, así como el diámetro delas fibras en é1, y existeun mayor númerodeellasenlaszonas distalesde algunosnervios, que en lasproximales. El número mayor de fibras es atribuible a las ramificaciones de lasmismasdentro delos nervios. Riegosanguíneode los nervios. En algunos métodos quirúrgicos los nervios a veces deben ser liberados desusmediosde fijación en algunos tramos, y es importante saber si esta maniobra les producirá una lesión grave. Por fortuna, los nervios reciben muchísimos vasos que establecen anastomosis abundantes. Los vasos sondediversos órdenes; existen arterias y arteriolas longitudinales epineurales; interfasciculares, perineurales, intrafasciculares. El en-
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TEIIDOS DEL CUEIII’O Fig. 17-48. Micrototografia de granamplificaciónde un nervio periférico pequeho seccionado longitudinalmente, en que se advierte el aspectoondulado típico de los cortes longitudinales de 10s nervios.
tloneurio contiene una red capilar. Las arterias nutricias de vasos extraneurales y de los vasos longitudinales que acompañan al nervio, penetran esta estructura a menudo en su trayecto, para comunicar con los vasos neuronales. El número de anastomosis entre todos estos vasos es tan grande, que es posible eliminartramosimportantes del nervio, de sus medios de fijación. Sunderland destaca la importancia de conservar los vasos superficiales que cursan junto con los nervios, cuando estos últimos son liberados de estructuras adyacentes, dado que tales vasos son eslabones importantes enel sistema que permite tan eficaces anastomosis.
Lesiones de segundo grado. Esta lesión suele depender de presión duradera o intensa o de ambos tipos en algunazonadelnervio,engrado suficiente para destruir el axón, en el punto en el que ha sido sometido a presión. Los nervios en ocasiones son lesionados con tines terapéuticos para causar parálisis temporaldealgúnmúsculo o músculoscuyasaccionesintertieren con otros, o bien en la recuperación dealgunazona del cuerpo(porejemplo, los nervi.os decadalado del diafragmaavecesson comprimidos en grado suficiente parainactivar el pulmón de ese lado). La presión intensa causante de lesiones de segund o grado a los nervios provoca la muerte de 10s axorles en el sitio de aplicación de la misma. En este Regeneración de nervios periféricos aspecto, la lesión desegundogrado poseeconsecuencias fundamentalmente diferentes de la de priLas lesiones de nervios muestran diterentes grados mer grado. Incluso si muere un segmento pequeño de severidad. deun axón, la zonadeestaestructuraensentido Lesiones de primer grado. Son comunes y a medistal a la lesión también muere, porque es separada nudo son causadas por la aplicación de presión a un del cuerpo de la neurona de l a cual depende su exisnervio en un sitio particular por un lapso limitado; tencia. Sobre estas bases, la función en caso de una ello puede comprimir los vasos del nervio, en grado lesión de segundo grado puede restaurarse sólo si se suficiente paraocasionar hipoxia o anoxia locales regeneran todas las partes del axón en sentido distal de axones e irlterferevlcia en su furlricitl. Las fibras a la lesión. sensitivas sutren un ataque mayor que las motoras, Cuando el cuerpo de la neurona se recupera de la y muestran grados diversos de susceptibilidada la reacciónaxónica(fig. 17-14) comienza de nuevo a lesión. Una vez que ha cesado la presión, en cues- sintetizar citoplasma, y de ello resulta que en el sitio tión de minutos, horas o semanas puede reaparecer enqueelaxónfueaplastado,aparecenuevocila sensación o la función motora, según la gravedad toplasma.Paracomentar el destino ulterior del de la lesión. Si en unas cuantas semanas no se ob- axón debemos considerar otros cambios que son reservarecuperaciónhay que considerara la lesión sultado de la lesión. Cuando mueren los axones mielínicos en puntos como de mayor gravedad que una lesión de primer grado,comodescribiremos. distales al sitio de lesión, también se degeneran sus
TEJIDO NERVIOSO
vainas de mielina. Waller fue el primero en describir la degeneración de tal estructura y su vaina mielínica, y por esta razón el procesoha sido llamado a menudo degeneración walleriana. Los macrófagos del endoneuriofagocitan el materialdegeneradoy se ha sugerido que las células de Schwann también se vuelven fagocíticas y participan en la “limpieza” de los restos en la zona afectada. Sin embargo, se piensa que la lesión de segundo grado no interrumpe la continuidad de los tubos endoneurales en el sitiode la lesión. Por talrazón, cuando el cuerpo neuronal aporta componentes citoplásmicosal axónlesionado,lo hacecreciendo dentro del mismo tubo endoneural. La forma en que el axón en regeneración adquiere su vaina de mielina es similar a la que se observa en los nervios seccionados y vueltos a unir, como describiremos.
Regeneración en nervios seccionados que han vuelto a ser unidos por medios quirúrgicos
Si unnervio periférico es seccionado,lasfunciones de los músculos en la zona del cuerpo en que se distribuye y la sensación que proviene de dicha zona no siempre se pierden irremediablemente, siempre que los dos extremos del nervio sean adosados y sujetados con suturas a través de las cubiertas conectivas (o sostenidosjuntosporotrosmedios). En estascondiciones es posibleque cuando menos reaparezca función parcial en la parte afectada, pero después de un lapso considerable. En la partedistal delnervio,porsupuesto,las fibras de las neuronas aferentes y eferentes seccionadasyseparadas de su cuerponeuronal,muereny sufrennecrosis. La desintegración de los axones ocurre en corto tiempo, y en cuestión de unos días, quedansólo restosen el espacioque ocupaba el axón vivo (fig. 17-49). Las vainas de mielina de los axones separados del cuerpo neuronal, también muestrandesintegración (fig. 17-49). La mielina se desintegra conmayorlentitudque el material del axón, pero pronto queda reducida a gotitas (fig. 1749). En la regeneraciónaxónica las célulasdeSchwann proliferan y adquieren movilidad, y según se piensa, forman cordones que están en los tubos endoneurales(fig.17-49). Los macrófagosdelendoneurio fagocitan y digieren gotitas de la mielina desintegrada y restos de los axones necróticos, y después abandonan la zona. Los fibroblastos cercanos al punto de sección proliferan, pero salvo que haya infecciónen el sitioafectado,conmenorrapidez
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que las células de Schwann; estas últimas sobresalen de los extremosseccionados de los tubosendoneurales de los muñones distal y proximal. LOS espacios a manera de hendiduras entre las células de Schwann en proliferación permiten a las fibras llenar el hueco que media entre los muñones proximal y distal (fig. 17-49). Mientras que esto ocurre en un sitio distal al corte, tambiénaparecencambiosen el muñónproximal. Cerca de la zona de sección, comienzan a degenerarse los axones.Comohemosmencionado, proliferan las células de Schwann y llenan el hueco del corte para reunirse con el muñón distal y de este modo se establece continuidad a través del defecto, por acción de las células de Schwann, con hendiduras longitudinales entre ellas. Los axones de la porción proximal comienzan a empujar un poco cada día,ypronto llegan al espacio en quehahabido uniónentrelasyemasdelas células deSchwann. Los axones al proliferar en esta disposición laberíntica a menudo forma muchas ramas (fig. 17-49) que terminan por invadir todas las hendiduras y espacios disponibles.Muchasatraviesan la región del defecto y crecen siguiendo las finas vías entre las células de Schwann entre los extremos abiertos de los tubos endoneuriales del muñon distal; estos son más angostos, pero aún están abiertos. En circunstancias adecuadas, las fibras crecen a través de estos tubos, con un ritmo estimado de 1 a 4 mm al día. Al acercarse al extremo del nervio crecen lentamente. Por mucho cuidado que se ponga en la unión de los cabosseccionados,apenas si puedeesperarse que hallen sus vías exactas la mayoría de los axones que crecen a través del defecto. A veces es increíble, en las circunstancias que privan en un corte, que retornen a una zona del cuerpo, funciones motora y sensitiva eficientes después que se ha seccionado el nervioque se distribuía en ellas. Sin embargo, a menudo se obtienen buenos resultados en la reconstrucción de nervios seccionados. Es probable que un factorqueparticipasati ‘actoriamente es que los axonesformanmuchasramas. Un númeromayor deaxonesproliferanen el defectodelnervio seccionado, que los que había originalmente y a veces penetran en un tubo endoneural. En untuboendoneural, el broteaxónicoestá contra un cordón de células de Schwann (fig. 17-49), y estas últimas poco a poco rodean el axón, en una forma muy semejante a lo que ocurre en el desarrollo normal (fig. 17-49). Puede formarse nueva mielina y las células acordonadasde Schwann, asumir su aspecto maduro. Las fibras amielínicas pueden mostrar una capacidad de regeneración semejante.
594
TEJfDOS DEL CUERPO
fragmentaclón del axón y
degeneraclón del axón y la mielina es un tramo corto, proximal al corte
las células de Schwann que en parte provlenen de la zona dlstal. crecen y unen los mufiones
la mielha
10smacroiagos fagocitan el axon y la mlelina degenerados las células de Schwann crecen, se engruesan y forman cordones en 10s tubos endoneurales contraídos
\
su mayor
10saxones envlarl I laa tri entre los rnunones. Mucnos queoan detenidos en su trayecto, pero '
4
' '
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'
-
-.
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axones-siguen empujando hacla adelante endoneuriales los tubos del rnutión distal y quedan rodeados por células de Schwann, que terminan por formar nueva mielina
Fig. 17-49. Esquemaquemuestraloscambiosdeladegeneración
y regeneración enun nervio despuk de seccionado.
TEIID0 NERVIOSO
Trasplante de nervios. En algunostipos de lesión puede haber destrucción de todo el segmento de un nervio. En estas situaciones es imposible aproximar losdos cabos seccionados, y los cirujanos recurren a lo quese llama injerto de nervio. En este método se extrae un fragmento dealgún nervio superficial que no sea esencial y se coloca y sutura para cubrir el defecto. Enel trasplante, las células de Schwann enel nervioautólogoinjertadoalparecersobreviven y proliferan. En este aspecto el injerto actúa en forma muy parecida a como lo hace el muñón distal quedescribimos en párrafosanteriores. Sin embargo, a pesar de que las células de Schwann proliferan en los extremos seccionados para unir los muñones distal y proximal del nerviolesionado,seadvierte que el empleo de un injerto requiereque las ramas de los axones encuentren su trayecto a través de los laberintos de fibras, en vez de uno. De esta manera, podemos entender por qué los resultadosdelos injertos de nervios no sontan satisfactorios como los que se logran con la unión directa de los cabos seccionados del mismonervio. Para completar la descripción de los tres componentes histológicos delsistema nerviosoperiférico (ganglios,nervios y terminaciones nerviosas), en párrafos siguientesnos ocuparemos de estasúltimas, enespeciallas aferentes.
TERMINACIONES AFERENTES Las bases de la sensación. El serhumano puede experimentardiversasformas de sensación o sensibilidad,entreotras, lasdel tacto, presión, calor, frío,dolor,olfato,vista,oído, posición y movimiento de partes del cuerpo. Para que una persona perciba una sensación los impulsos iniciados por estímulos en las terminaciones nerviosas de neuronas aferentes deben ser conducidos por fascículos ascendentesen lacolumna delamédula espinal,hasta zonas sensitivas de la corteza cerebral. Toda sensación llega y es captada por el cerebro, y el tipo que se percibe dependedel áreasensitivageneral dela corteza,que es estimulada por impulsos aferentes. Todavía más, laregión particular del área sensitiva corticalquerecibelos impulsos nosda unaidea o conciencia del sitio de receptoresestimulados, lo cuales demostrado por el hecho queinclusosi a una persona se le vendan los ojos, sabe, si alguien le ha tocado en la mano o en el hombro. Los impulsos aferentes comienzan con la transformación dela energía delalgún tipo de estímulo, en impulsos nerviosos.Cuandounaterminaciónafe-
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rente recibe un estímulo eficaz, su membrana repentinamente se vuelve permeable a los iones de sodio, de tal forma que penetranen la terminación, desde el líquidointercelular. Esta entrada deiones positivos despolariza la membrana y desencadena un impulso nervioso quees transmitidopor la fibraaferente hacia el sistemanerviosocentral.Tiposdiferentesde receptoressensitivos tienen comofunción reaccionar a tipos particulares de energía y en algunoscasos,como elde losreceptoresdel tacto y la presión, a diferentesintensidadesdel mismo tipo de energía. Los receptores delossentidosdel olfato, gusto,vista,oído y percepción del movimientoy posición del cuerpo en relación con la gravedad, están dispuestos en lo que se conoce como órganos de los sentidos especiales. La estructuramicroscópica delosdiversostipos de terminacionesaferentes puede entenderse con mayorfacilidad si seestudiadespués que se ha hecho unadescripciónde laszonascorporales en que están de tal forma que nos ocuparemos de ellas enla terceraparte deeste texto.De este modo, muchos delos receptores que detectancambios en nuestro ambiente están relacionadoscon la piel, y los describiremos en el capítulo 20. Por comodidad, no obstante, al final de este capítulo enel apartado de terminaciones nerviosas señalaremos algunas fichasbibliográficas. Los receptores enmúsculos y articulaciones quepermiten al individuo percibir el movimiento y posición de los miembros, se exponen adecuadamente en el próximo capítulo. Los receptores olfatorios se considerarán enel capítulo 23, y los del gusto, enel capítulo 21. Los fotorreceptores de los ojos y las células pilosas de los oídos, que se ocupan de la audición y el sentido de posición de la cabeza, se describirán en el capítulo 28.
TERMINACIONES EFERENTES Las terminaciones de las fibras eferentes en las células musculares se describen en el capítulo 18 y las delas glándulas al finaldeeste capítulo despuésde haber descrito la parte del sistema nervioso periférico conocido como sistema autónomo.
EL SISTEMA NERVIOSO AUTONOMO El tejido nervioso se especializa del tal modo, que puede ser excitado por tipos diferentes de estímulos que provengan del interior o del exterior del cuerpo,
TEJZDOS DEL CUERPO
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LA PUPILA
ESFINTER DE
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Fig. 17-50. Esquema que ilustra la organización del sistemanervioso autónomo. La diviDE LA sión parasimpática se senala a la izquierda, y la simpática a la derecha. (Según Stopford, en HIPOFISIS CABEZA Grant, J.C.. Boileau,yBasmajian, J.V.: Grant's VASOS GLANDULAS Method of Anatomy. 7a. ed. Baltimore, MUSCULOS TARSALES
~EIJEL,O
(KSUDÓRIPARAS
Williams & Wilkins, 1965.1
PULMCUES INTESTINO GRUESO AL ANGULO ESPLENlCO DEL COLON SUPRARRENAL
VEJIGA GENITALES COLONDESCENDENT Y RECTO
DIVISION PARASIMPATICA
DIVISIONSIMPATICA
y así conducir impulsos rápidamente a: 1) células de glándulasexocrinasy 2) células musculares. Estos son los tipos de células que integran respuestas. Solamente algunas de estas respuestas están bajo el control de la voluntad, esto es, las que surgen en lo quellamamosnuestros "músculos". El control del m h c u l o cardiaco y del músculo liso (como los que controlan el diámetro de los vasos sanguíneos y del intestino)ytodaslasglándulasexocrinasnoestá bajo la influencia directa de la conciencia. Sin embargo, estas actividades involuntarias son reguladas por fenómenos reflejos. Algunos delos. impulsos aferentes que intervienen en estos reflejos, emergen a la conciencia; por ejemplo, la estimulación de las terminaciones en las yemas gustativas de la lengua da origen a la sensación del gusto e inicia también la respuesta de la salivación. Sin embargo, una persona apenas si se percata de otros impulsos aferentes; por ejemplo los que nacen de la estimulación de terminacionesnerviosas en las visceras. Por consiguiente, se ha dicho que la función de músculos cardiaco y liso y las glándulas, es controlada automáticamente en el organismo.
I
La inervación eferente de vísceras, aparatocardiovascular, y músculos lisos y glándulas exocrinas, se conoce como sistema nervioso autónomo. El resto del sistema periférico se conoce a veces como sistemanerviososomútico. El músculocardiaco y el músculo liso y las estructuras glandulares de las visceras reciben dobleinervacióndelsistema autónomo, pero comprende dos divisiones y cada una de ellas envía fibras a casi todas las partes de los músculos o glándulas que inerva ya el sistema nervioso autónomo (fig. 17-50). Todavíamás,losimpulsos eferentes que llegan a células musculares o glandulares provenientes de neuronas de las dos divisiones señaladas,tiendenaoriginardiferentesefectos fisiológicos. Por ejemplo, los impulsos que llegan por alguna de las divisiones pueden originar la contracción de una región dada de músculo liso, en tanto que los que llegan al mismo músculo, provenientes de la otradivisión,producen surelajación. En las vísceras,las dos divisiones sonantagonistasfuncionales,ylasrespuestas de músculosyglándulas son el resultado neto de la actividad de las dos divisiones, que es integrada y coordinada en el hipotá-
TEJIDO NERVIOSO Fig. 17-51.>Microfotografía de células ganglionares, tal como se observan en cortes teñidos con azul de cresilo. Obsérvese el tamaño mayor de la célula del ganglio de la raíz posterior, y la posición excéntrica del núcleo en algunas de las células ganglionares simpáticas.
Ganglio de la raíz dorsal
lamo. Sinembargo,porfuera delas vísceras, por ejemplo, enla piel,los músculoslisos o lascélulas secretorias, pueden ser inervadas por una sola de las dos divisiones. En consecuencia, a pesar de que, en términosgenerales, puededecirsequelas dosdivisiones del sistema son antagonistas funcionales, ello no significa que toda estructura inervada por él reciba inervación de ambas divisiones. Las dos divisiones del sistema nervioso autónomo han recibido el nombre de simphtica y parasimphtica. Ambas nacen enel sistema nervioso central, per o de diversas partes(fig. 17-50). Las fibras de neuronas que inervanmúsculos y glándulas provenientesdelos dos sistemas, viajan por vías diferentes.Además, en ambos sistemassiemprese necesitan dos neuronas eferentes para unir el sistema nervioso central con cada glándula o músculo inervado (fig. 17-50). En ambos sistemas el cuerpo dela primeraneurona en cada cadena eferenteestásituada enel sistema nervioso ceptral, pero lasegunda está por fuera del mismo, enun ganglio delsistema autónomo. Las dos neuronas que participan en cada caso reciben los nombresde preganglionar y posganglionar, respectivamente. Consideraremos en forma somera la estructuramicroscópica de los ganglios del sistemanervioso autónomo, y después los dos sistemas en detalle, y describiremos la situación de dichasestructuras. GANGLIOS DEL SISTEMA AUTONOMO LOS ganglios del sistemanerviosoautónomo,en términos generales, son semejantes a los ganglios ce-
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Ganglio simpático
falorraquídeos en queposeenunatrama de tejido conectivo y también células ganglionares y capsulares.Sinembargo, existen algunasdiferencias. Las células de los ganglios autónomos son multipolares, y dado que poseen muchas dendritas, en cierto modo son irregulares y tienen contornomenosnítido que las células de ganglios cefalorraquídeos (fig. 1751). Todavía más, sus células capsulares constituyen una capamenosuniforme,por la formamultipolar de las células del ganglio. En términos generales, las célulasde los ganglios autónomos son menores que lasdelosganglios cefalorraquídeos, y notodasestán rodeadas por cápsulas. Aún más, su núcleo, que se asemeje al de las células de un ganglio cefalorraquídeo por poseer un solo nucléolo central, está en situación más excéntrica que en las células ganglionares (fig. 17-51). Los ganglios terminales del sistema parasimpático puedensermuy pequeños, y a veces consistir deuna sola célulade estaindole. Haremos un resumendela anatomía de ladivisiónsimpática del sistemanerviosoautónomo. Es más complejaquela deladivisión parasimpática, que se describirá después. DIVISION SIMPATICA En las zonas torácica y lumbar superior delamédula espina1 existen columnas intermedio laterales así como anteriores y posteriores,desubstancia gris. Los cuerposneuronalesen estas columnasintermediolaterales difieren en ciertaformadelaspresentes en columnas anteriores; sonmáspequerios y sus axones mielinicos, en su mayor parte,salende lamédula a travésdelas raícesanteriores(figs. 17-52, 17-53 y 17-54). Pasan a las
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TEIIDOS DEL CUERPO neurona de la columna lateral
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raiz dorsal
raiz ventral
unicante gris
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liso ,;mjsculo vasos sanauíneos
sudoríparas
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Fig. 17-52. Esquema de uno de los trayectos seguidos por las fibras preganglionares y posganglionares de la división simpática del sistema nervioso autónomo.
alganglio prevertebral Fig. 17-53. Esquema del segundo trayecto que toman una fibra posganglionar y otra preganglionar de la división simpática del sistema nervioso autónomo.
raícesanteriores ytranscurren sólo en untramo pequeño, y las abandonan por mediode pequeños ironcos nerviosos(fig. 17-52), llamadas ramos comunicantes
/
prevertebral fibraposganglionar Fig. 17-54. Esquema que señala un tercer trayecto seguido por las fibras preganglionares y posganglionares de la división simpática del sistema nervioso autónomo.
blancos. Antes de estudiar el trayecto ulterior de estos axones describiremos los ganglios de la división simpática del sistema nervioso autónomo. Con base en su poslción en el cuerpo han recibido los nombres de gangliosparavertebrales, prevertebrales o terminales. En otroscursos de la materia médica se señalan detalladamente las posiciones y conexiones de los ganglios autónomos, y por esta razón sólo haremos una revisión general en este apartado. Los gangliosparavertebralesestáninterconectados para formar lo que se conoce Como troncos o cadenas simpáticas, una en cada lado de la columna vertebral, desde la zona sacra hasta la zona cervical (fig. 17-53). En la región cervical hay tres ganglios en cada cadena: el gangliosuperior,medio e inferior cervicales. Los ganglios medios de esta zona no siempre existen. En la 10 u 11 región torácica o dorsal,estándistribuidos ganglios en cada lado de la columna vertebral (fig. 1750). En algunoscasoselprimerganglio torácico está fusionado con el ganglio cervical inferior, para formar el llamado ganglio estrellado. La región lumbar posee cuatro ganglios en uno y otro lados de la columna, así como en la región sacra. Las fibras nerviosas conectan los ganglios de lacadenaizquierdacon las de la derecha, en las regiones lumbar y sacra. Los ganglios prevertebrales constituyen un plexo abdominal por delante de la columnavertebral, en relación más intima con las vísceras que los ganglios paravertebrales. Abarcan fundamentalmente los ganglios celiac0 y mesentérico superior e inferior. Los ganglios terminalesestánsituados en sentido periférico,cerca de los órganos que inervan.
TEJIDO NERVIOSO
Los cilindroejes de cuerpos de neuronas en la columna intermediolateral de la médula se extienden a través de lasramasblancasydespuésestablecensinapsis con las neuronas en ganglios paravertebrales (figs. 1752 y 17-53), prevertebrales (fig. 17-54) o terminales. Por esta razón recibe el nombre de fibras preganglionares espinal por medio de lasramascomunicantesgrises. Las fibras posganglionares salen de los ganglios de las cadenas simpáticas para volver a entrar a la médula espinalpormedio de los ramos comunicantes grises. Lasvías quesiguen las fibraspreganglionares yposganglionaressimpáticas se señalan en lasfiguras1752, 17-53 y 17-54. Las fibras posganglionares son amielínicas.
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inervados, y en formacorrespondiente,lasfibrasposganglionares son más largas (fig. 17-50, zona superior izquierda).
TERMINACIONES NERVIOSAS AUTONOMAS
Las terminaciones de fibrasposganglionares de los sistemas simpático y parasimpático e n músculo liso o cardiaco, o glándulas, n o pueden apreciarse e n loscortesteñidosconhematoxilina y eosina, aunque los ganglios terminales del sistema parasimpático se muestranconnitidez. Las terminaciones nerviosas e n las células musculares se describen e n e l siguiente capítulo. Sin embargo, las terminaciones DIVISION PARASIMPATICA de fibras eferentes del sistema autónomosonen esencia semejantes a la terminación de una neurona Las fibras nerviosas que pertenecen a la división pa- presináptica e n una sinapsis, y la estimulaciónde un rasimpáticainervan casi todaslasglándulas y múscumúsculo o célula glandular se logra por medio de los que también reciben fibras de la división simpática, impulsos que originan la liberación de un mediador y como señalamos, en cierta medida los dos sistemas químico que induce la respuesta. Se necesitan técnison antagonistas mutuos. Tal como se observa en la dide cas especiales para demostrar las terminaciones visión simpática, entre cada estructura inervada por la división parasimpática y el sistema nervioso central (del las fibras autónomas e n e l músculo o glándula. La impregnación argéntica o la tinción de tejido recién cual surge la divisiónparasimpática),siempreexiste obtenido,conazul de metileno, suelen emplearse una cadena de dos neuronas eferentes. La división parasimpática nace de dos partes muy se- para delinear tales terminaciones. Incluso con técniparadas del sistema nervioso central. El cuerpo de las cas especiales es difícil precisar con toda exactitud la neuronas,que da origen a alguna de sus fibraspreforma y el sitio en que terminan las fibras. Sin embarganglionares, está situado en los núcleos de substancia go, en el microscopio electrónico se advierte que las gris del bulbo y el mesencéfalo, y las fibras preterminaciones nerviosas muy sencillas e n células de ganglionares que nacen de los cuerpos, salen del sistemúsculo liso se asemejan a las placas terminales m o ma nervioso central a través de los pares, tercero, séptimo, noveno y décimo (fig. 17-50, izquierda). Los cuer- toras e n fibras de músculo estriado, como describiremos en el siguiente capítulo. También e n e l próxipos celulares de los que nacen elresto de lasfibras preganglionaresestán en las columnas laterales de la mo capítulo estudiaremos los efectos de la estimulaporción sacra de la médula y salen del sistema nervioso ción del sistema autónomo, e n las células de múscucentral a través de los nervios segundo, tercero y cuar- l o liso. Más adelantedescribiremos las terminato sacros(raquídeos)queabandonanmuypronto por ciones nerviosas del sistema autónomo e n las células medio de las ramas viscerales de tales nervios (fig. 17- secretorias. 50, izquierda, zona inferior). Las fibras preganglionares de la división parasimpática del sistema autónomo emergen por los nervios craneales y sacros, del sistema nervioso central, y por esta razón, la división parasimpática ha recibido también EFECTO DE LOS MEDIADORES QUIMICOS elnombredecraneosacra,adiferencia de la división AUTONOMOS EN LA SECRECION DE LAS toracolumbar. CELULAS DE GLANDULASEXOCRINAS En términos generales, las fibras preganglionares de la división parasimpática son más largas que las de la Al estudiar las sinapsis mencionamos el fenómeno división simpática, y con algunas excepciones, recorren de mediación química de los impulsos nerviosos. Al todo el trayecto hasta el músculo o glándula que inerlo regularterminan en pe- acumularse conocimientos sobre e l sistema autónovan. En estospuntospor queñosgangliosterminales en intima relacióncon la mo, se concluyó, e n primer lugar, que las terminaglándula o músculo inervada. Los axones posgangliona- ciones parasimpáticas elaboran acetilcolina y las del se res suelen ser cortos. Sin embargo, en la región de la sistema simpático,noradrenalina.Sinembargo, cabeza, los ganglios de ladivisiónparasimpáticano descubriómástarde q u e algunasfibrassimpáticas guardan relación intima conlasglándulas o músculos podían elaborar acetilcolina, pero se demostró que
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Fig. 17-55. Micrografía electrónica ( X 65 750) que muestra enel centro el bulbo deun axónentre laszonasbasales dedos células achares de la glándula parótida de-rata. Dentro del bulbo hay ves í c u l aqsuceo n t i e n e n un neurotransmlsor. El bulbo no está separado de las células hacinares, por membrana basal. Las células hacinares en contacto con el bulbo poseen citoplasma ricoen ribosomas libres y retículo endoplásmico rugoso. La cisterna de retículo endoplásmico que está en intima cercaníacon el bulbo y corre en sentidoparalelo a éI, no posee ribosomas en su cara exterior, pero sí los tienenen lasuperficieque está enfrente del citoplasma. (Hand, A.R.: J. Cell Bioi., 47:540, 1970.)
sibienlasfibrassimpáticas se encargabande la inervación de las glándulas sudoríparas de la piel, el transmisor químico liberado en sus terminaciones en tales glándulas era la acetilcolina. Sobre tales bases fue costumbre clasificar las fibras del sistema autónomo no necesariamenteenparasimpáticas o simpáticas en cuanto a su. origen, sino en adrenérgicas (que denota que el mediador químico que elaboran es la noradrmalina) o colinérgicas (que denota que sus terminaciones elaboran acetilcolim). En el caso de las glándulas sudoríparas ello significa, por ejemplo, que las fibras colinérgicas son controladas por la actividad de la división simpática. En términos generales, las fibras posganglionares en la división simpática son adrenérgicas, pero como señalamos, las que inervan las glándulas sudoríparas son colinérgicas. Las fibras preganglionares de las divisiones simpática y parasimpática son colinérgicas, al igual quelasfibrasparasimpáticasposganglionares. Las fibras adrenérgicas y colinérgicas inervan células secretoras de muchas glándulas, por ejemplo,
lasglándulasparótidas de ratas,como describiremos en breve. (Sin embargo, debemos destacar que, al parecer, existe notable variación en la inervación de la parótida y otras glándulas salivales en diferentes especies.) Como Hand ha señalado, el término terminación nevuiasa es bastante inexacto para describir la inervaciónde lascélulassecretoriasdeglándulas,lo cual se debe a que el axón que las inerva no necesariamente posee un solo bulbo terminal adosado íntimamente a las células particulares que reciben la acción del mediador quimico que se libera (como parece ocurrir en la figura 17-55). En vez de ello, un axón puede tener varias protuberancias en su zona terminal(fig.17-56) y cadaunade ellas, elaborar un mediador químico y, de este modo, la influencia de un solo axón no se limita a un solo sitio particular, como podría acaecer en un solo bulbo terminal en una terminación axónica. Para que las fibras nerviosas Ileguen a células acinares de una glándula exocrina deben ser conducidashasta el tejidoconectivoentre los ácinos. En
TEJlDO NERVIOSO
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Fig. 17-56. Micrografíaelectrónica de tres bulbosaxónicos esquina inferior izquierda dentro del citoplasmadeuna célula de Schwann en la base de una célula acinar de la parótida de rata. Se observa una cisterna de retículo endoplásmicocercana a la zona y paralela a ella, en que cabría esperar la mediación neuroquímica; obsérvese que esta cisterna no posee ribosomas en la superficie cercana a los bulboaxónicos.(Por cortesía de A . Hand.)
tales sitios las fibras están cubiertas por células de Schwann (fig. 17-56) y en ocasiones, más de una fibra queda incluida dentro de la misma célula. Por lo regular, el axón se libera del recubrimiento de la célula de Schwann antes de penetrar en la membrana basal de una célula acinar (conforme penetra), de tal formaqueunbulbopuedeponerseenintimo contacto con la membrana de la célula acinar (fig. 17-55). Sin embargo, en ocasiones solamente existe contacto relativo, sin que los bulbos en los axones pierdansurecubrimientode células deSchwann (como en la fig. 17-56). Hand ha descrito dos tipos de bulbos que constituyen la fuente de un mediador químico en la parótida de la rata. En promedio, dos terceras partes de ellos contienen vesículas de 30 a 70 nm de diámetro, con centros electrodensos. Las pruebas indican que estos bulbos son adrenérgicos. La tercera parte res-
tantede los bulbossoncolinérgicos,según los expertos. No se conoce a fondo la forma en que la liberación del mediadorquímicomodifica la funciónde una célula secretoria. Sin embargo,Handseñala queamenudo se observaunacisternaderetículo endoplásmico cerca de la membrana de la célula hacinar, y en paralelo a ella, sitio en el cual existe un bulbo axónico, cosa que ocurre con los tipos adrenérgico y colinérgico de bulbos. El lado de la cisterna que está enfrente del bulbo carece de ribosomas, pero el otro lado posee ribosomas (figs. 17-55 y 1756). Es variable el número de bulbos que se relacionan con un acino. Hand comenta la posibilidad de que participeunaunióndetiponexo,entrelas células acinares, en la transmisióndeimpulsosatoda la unidad secretoria.
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18 Tejido muscular
Tejido muscular como un conjunto. Lasglándulas epiteliales, el tejido muscular y el nerviososon conjuntos o complejos histológicos, esto es, además de poseer el tipo de células delascualesderivansu nombre como epitelio, músculo y neuronas o tejido nervioso poseen también un componente de tejido conectivo. Este último es esencial enel tejidomuscular,pordosrazones,fundamentalmente. En primer lugar, las células musculares o miocitos funcionan vigorosamente y necesitan abundante oxígeno y nutrimentos. Estos son transportados por los capilares que encasi todos lostiposde músculo están entre los miocitos, en el tejido conectivo fino. En segundo lugar, los miocitosparaactuar necesitan un punto de apoyo. El "arnés" que transmite su tensión consiste en substanciafibrosaintercelular, que es el componente del tejido conectivo del músculo. El estudio histológico del tejido muscular, por lo antesexpuesto,comprendeamboscomponentes. Razonesporlascualesalascélulas musculares también se les llamafibras. La contractilidad,que es la propiedadfundamentaldetodaslas células animales, alcanza suexpresión máxima en las célulasmusculares o miocitos.De este modo,prácticamente todo el citoplasma de los miocitos consiste en estructurascontráctiles y lacélula,paraacortarse eficazmente, en vez de ser redonda necesita ser larga y fina, y las estructuras contráctiles están dispuestas de talforma que contraen sus dosextremos y los acercan. Lascélulasmuscularesdeeste modo son largas y finas y por estarazón, desde hacemucho han recibido el nombre de fibras musculares. Despuésde estudiar la colágenaamorfae inerte ylas fibras elásticas, parecería extrañollamar también fibrasacélulasvivas.Sinembargo,estetérminodenota únicamente la formafilamentosa de una estructura, pero no señala si está compuesta de substancia viva o inerte.
Los tres tipos de tejido muscular. Las necesidades de diversas partes del cuerpo, en 10 que toca a tipos particulares de contracción, son diferentes. Por ejemplo, el tipo de músculo que necesita un jugador de tenis para correr y golpear una bola con fuerza y precisión,no es el mismo quenecesita paradesplazar el alimentoa lo largo delas vías intestinales y conello realizarla digestión. Existentres tipos de tejido muscular paralas variedades de contracción que se necesitanendiferentes partes del cuerpo, y cada una posee su propio tipo de fibra. El primer tipo tienetres nombres. 1.Músculo esquelético, voluntario o estriado. Este tipocomprende lo que el vulgosuele demoninar "músculos". Casi todasestas estructurasestán unidas enun extremo,cuandomenos,a una zona del esqueleto,y por estarazón, desde hacemucho se conoció a este tipo de tejido como esquelético. Después conforme surgieronnuevos conocimientos de fisiologíaseaprecióque sufunción eracontrolada de maneravoluntaria,estoes,podíacontraerse o relajarseadiscreción, detal forma que también se le conoció como voluntario. Sin embargo, debe advertirse que el músculo esquelético es capaz de funcionar sin controlvoluntario,porejemplo,cuando el sujeto sinesfuerzo consciente conserva un estado de contracciónparcialllamadotono,como el que permite sostener la cabeza. Losmismosmúsculos que conservan el tono puedenutilizarse en forma voluntariaparamover la cabeza;porejemplo, al observar un partido de tenis de un lado a otro de la cancha. En siguiente lugar,cuando fue posiblepreparar cortes histológicos adecuados de músculo esquelético y examinarloscon el microscopio fotónico, se observó que las fibras en el corte longitudinal mostrabanestríascruzadasaintervalos regulares. Esta característicahizopensara los histólogos que
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TEIJDOS DEL CUERPO
la propia fibra estaba compuesta de segmentos alternos, claros y obscuros, angosto, que cruzaban de un lado a otro (analizar las figuras 18-4 y 18-5); por esta razón se dio a este tipo de músculo el nombre de estriado. El término que suelen emplear los histólogos hoy día es músculo estriado, pero el estudiante debe recordar los demás sinónimos. 2 . Músculo cardiaco. Comprende la mayor parte del parénquima del corazón,ydeahí su nombre. Sin embargo,nosolamente la vísceracardiaca lo posee, sino también está en las paredes de las venas pulmonar y cava superior. Sus fibras poseen estrías cruzadas, y podría considerarse que el músculo cardiaco comprende otro tipo de músculo estriado, en vez de ocupar un sitio especial en la clasificación de músculos; sin embargo, difiere del músculo estriado voluntario en que no está bajo el control de la voluntad, y de este modo, haposeídounacategoría propia. Lo anterior ha sidounhechomuyafortunado porque en el microscopio electrónico se ha podido advertir que su estructura fina difiere en algunos aspectosde las del músculoestriadocomún,como describiremos más adelante. 3. Músculo defibra lisa. Susfibrascarecende estrías cruzadas, y por esta razón recibió el nombre de músculo liso, esto es por carecer de franjas. No está bajo el control de la voluntad, y por esta razón, ha recibido el nombre de involuntario. Por supuesto es controlado por el sistema nervioso, pero por su división"involuntaria"que es el sistema nervioso autónomo. Las fibrasdemúsculos lisos estándispuestasen hojas o capas y constituyen una o más capas de las paredesdeórganostubularesyestructurashuecas comolosvasossanguíneos(con excepción de los más finos), tubos que conducen aire hacia dentro y fuera de los pulmones; vejiga y vesícula, y todas las regiones del tuboalimentario,excepto su porción inicial enque existe músculoestriado.Sobre esas bases el individuo inicia voluntariamente la deglución de alimento, pero una vez que éste alcanza determinado punto, su progresión ulterior en el tubo alimentariodejadeestarbajo el controlvoluntario. La función principal del músculo liso en las paredes de estructuras tubulares y huecas como la vesícula, es regular el calibre interior o las cavidades por el grado de contracción (tono). En algunos casos también impulsa el contenido, por intervención de ondas contráctiles. En los siguientes párrafos detallaremos los tres tipos de músculos.
MUSCULO ESTRIADO O VOLUNTARIO ESTRUCTURA MICROSCOPICA EN LOS CORTESTEÑIDOSCONHEMATOXILINA Y EOSINA
El componente de tejido conectivo Este se apreciaconmayor facilidad enuncorte transversal de músculo. Como se ilustra en la figura 18-1, todo el músculo está rodeado de una vaina resistente de tejido conectivo denso llamado epimisio, porque rodea al músculo. Desde dicha capa, entran o salen vasossanguíneos al interior del músculo, por tabiques fibrosos que penetran hasta rodear los fascículos de fibras; tales tabiques constituyen el perimisio y también conducen linfáticos y nervio al interior del músculo. Desde el perimisio, delicadas capas de tejido conectivo que comprenden unos cuantos fibroblastos, algo de substancia intercelular amorfa y algunas finas fibras de colágena integran una red que se extiende entre cada fibra muscular y que constituye el endornisio. Esta estructura contienemuchoscapilares(fig. 18-2) y fibrasnerviosas que se distribuyenen las musculares.Portodo lo expuesto, las fibrasestriadasestándispuestasen sentido longitudinal en los intersticios de una red de endomisio,apartirde la cualrecibennutricióne inervación. En cada extremo de un músculo, los elementos de tejido conectivo se continúan más allá de las fibras musculares, para amalgamarse con el tejido conectivo resistente que constituye el elemento de fijación del músculo a la estructura en la cual ejerce su función de tracción. De este modo, un músculo puede terminar en un tendón fijado por medio de fibras de Sharpeyaunhueso(fig. 16-8, pág. 473) o aun cartílago. Sin embargo, algunos músculos terminan en zonas de fijación de tejido conectivo que asumen la forma de aponeurosis, rafés, periostio o incluso el tejido conectivo denso de la piel, sin que participe un tendón definido.
Fibras de músculo estriado En comparación con las células de otros tejidos, las fibras de músculo estriado son muy grandes. En vez de un solo núcleo contienen varios, abundancia que guarda relación con la masa de la fibra. Estas fibras multinucleadas son cilíndricas y más angostas en cada extremo. Tienen 1 a 40 mm de longitud y puedentener 0.1 mmdediámetro. Las fibrasen cualguier músculo dado tienden a poseer un calibre
TEIlDO MUSCULAR
bastanteconstante,pero algunos músculos poseen fibrasrelativamentegrandes y otros,menores. Las fibras estriadas son tan largas en relación con el campo que se observa incluso con el objetivo de poca amplificación, que el estudiante no debe esperarobservarfibrascortadaslongitudinalmente de un extremo al otro. Es posible únicamente examinar porciones relativamente cortas en los cortes longitudinales (fig. 18-3), e incluso en las preparaciones excelentes no todas las fibras estarán seccionadas exactamente en su ejelongitudinal.Sinembargo, son losuficientementeangostasparaobservar varias de ellas en cortes transversales (fig. 18-6), incluso congranamplificación. Sarcolema. Cada fibra estriada está dentro de su membrana que recibe el nombre de sarcolema. Aunque es demasiado fina para revelar en detalle su aspectotransversalcon el microscopio fotónico,por fuera de ella hay una membranabasalque setiñe bastante bien conlatécnica PAS de manera que apenas si esvisiblecon el microscopiofotónico. El sarcolema interviene en la conducción de los impulsos quedesencadenan la contracción, a lo largo de la fibra y ensu interior,comodescribiremos en detalle másadelante. Núcleos.Tienenformaovoidealargada(fig. 183); enlas fibras estriadas del ser humano estándispersosenel citoplasmaperiférico,exactamente por debajo del sarcolema, y su eje longitudinal está en sentido paralelo al mismo. En otros vertebrados estánen un plano más profundo, enel interior dela fibra propiamente dicha. El núcleo de los fibroblastos más o menosaplanados delendomisio (señaladoscomo núcleosdefibroblastos en la fig. 18-3) pueden estar tan cerca de la superficie exterior de las fibras,queseconfundancon losnúcleosdel músculo (llamados mionúcleos enla fig. 18-3), particularmente en corteslongitudinales. Sin embargo, los núcleos de las fibras musculares pueden identificarse más fácilmente quelosde fibroblastos del endomisio en cortestransversales(fig. 18-6), queen corteslongitudinales. Estríastransversales. En los cortes longitudinales perfectamenteelaboradoshaysegmentosobscuros Y claros en alternancia(llamadosbandas) que siguen un curso perfectamente definido a través de las fibras (fig. 18-4). Sin embargo, en cortes ligeramente oblicuos, estas estrías cruzadastienen formasemilunar (fig. 18-5) como si fuesen monedas en una pila, vistasdesde arriba. Cuando se observan con luz polarizada, las bandas obscurassonbirrefringentes(anisotrópicas), en tantoque las clarassonisotrópicas. Por esa razón lasobscurasreciben el nombre de A (quedenota
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Epimisio
Perimisio
Endornisio
Fig. 18-1. Esquema de un músculo estriado pequeñoen corte transversal con muy pocaamplificación, en el cual se advierten los componentes detejido conectivoy la organización en haces de fibras musculares. El epimisio rodea todo el músculo, el perimisio, cada haz de fibras y el endomisio está entre las fibras individuales.
anisotrópica) y las claras 1 (letra que denota isotrópicas). Las fibras también son cruzadas por líneas obscurasfinas,llamadaslíneas Z, quedividenen dos las bandas I (figs. 18-4 y 18-5). En ocasiones se observa una zona más pálida, la zonu H que cruza la fibra enel punto medio de una banda A (fig. 18-4). La causa e importancia de tales estrías transversales
Fig. 18-2. Microfotografia de un corte longitudinal de músculo estriado, en el cual se han inyectadocon tinta china, sus vasos sanguineos.Obsérvese que los capilares enel endomisiosiguen un trayecto paralelo entre las fibras musculares. (Cortesía de W . Hartroft.)
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TEJlDOS DEL CUERPO
Fig. 18-3. Microfotografía de fibra de músculo estriado en corte longitudinal. Pueden observarse las estrías transversales. En la periferia delas fibras están situados losnúcleos de los músculos (mionúcleos), pero a veces al parecer están dentro de ellos, por el plano del corte. También se observan algunos núcleos de fibroblastos en el endomisio,entre las fibras musculares. (Por y C. P. Leblond.) cortesía deE.Schultz
podráapreciarlas el lectorcuandoexpongamos la estructura finadelas fibras delmúsculo estriado. Miofibrillas. Desde hacemucho se observó que las fibras estriadas podrían disociarse en las fibrillas que las componían. Estas recibieron el nombre de rniofibrillas, queposeían orientación longitudinal y el mismo patrón de estrías cruzadas que la fibra intacta. En consecuencia, las estrías cruzadas observadas en el microscopio fotónico,con un trayecto transversal enla fibra, no son continuas de un lado al otro de la misma. Tienen esteaspectosóloporquelas miofibrillas estándispuestasmuy íntimamente, de tal forma que concuerden todas sus estríastransversales, de modotal, quesusbordes pocas veces muestran resolución en los cortes Iongitudinales,estoes, se les observacon nitidez.Sin embargo, es más fácil advertir las miofibrillas en los cortes transversales (fig.18-6), enloscualestienen el aspecto de puntos un poco más obscuros, separados por citoplasma pálido, que en las fibras musculares recibe el nombre de sarcoplasma. Si se recuerda esta imagen transversal, el estudio minucioso del cortelongitudinalpermitiráidentificar hendiduras longitudinales finísimas de sarcoplasma entre las miofibrillas, como puede observarse en la figura 184. Sin embargo, los restos pequeñísimosdel sarcoplasma por lo regular no se identifican en los cortes corrientesparamicroscopio fotónico. Sarcómeras. Este término(delgr. meros, parte) denota las porciones de las miofibrillas que tienen 2 a 3 pm de longitud, que están intercaladas en su tra-
Fig. 18-4. Microfotografía ( X 2 000) de unafibraestriada en corte longitudinal (teñida con azul de toluidina). Las bandas obscuras, verticales, anchas estáncompuestas delas bandas A de miofibrillas; las franjasclaras contienen lasbandas I, y en su centro, poseenlas líneas Z. En la inspección detallada puede observarse en el centro de cada banda A una zona más pálida, que que las bandasde las esla zona H . Obsérveselaformaen y dan la impresión de miofibrillascorrespondenmutuamente estríascontinuas a través de lafibra. Apréciensetambién las líneas pálidas finasquecorren en sentidohorizontal atravésde las bandasobscuras A; son regiones angostas de sarcoplasma entremiofibrillas individuales. (Por cortesía de E.Schultz.)
yecto, entre cada dos líneas Z consecutivas. Las sarcómeras representanlasunidades contráctilesúltimasdelmúsculo estriado,y estas estructuras se contraenporque se acortan incluso alamitad que poseen en reposo. Comentaremos el mecanismo por elcualsucedeeste fenómeno.
DATOS HISTORICOS SOBRE LA INVESTIGACION DE LA ESTRUCTURA FINA DE LAS SARCOMERAS Y EL MECANISMO DE CONTRACCION En laprimera mitad deestesiglo conformese acrecentaron los conocimientosbioquímicos,pudo advertirse que el parénquima muscular estaba compuesto en granparte dedos proteínas, actina y miosina. Todavía más, cuando se extrajeron las dos proteínas y despuésse recombinaron in vitro,formaron un complejo llamado actomiosina. Este complejo pudo ser precipitado en forma de fibrillas, y en 1941Szent-Gyorgyidescubrió quelas fibriHas de actomiosina de acortaban cuando se agregaba ATP. Sin embargo, durante el lapso señalado se
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Fig. 18-5. Microfotografíacon gran amplificación de fibras estriadas en un cortelongitudinal moderadamente oblicuo. Apréciese que lasestríastransversales parecen tener forma semilunar, 10 cualsedebea que el corte es un poco oblicuo con respectoaleje longitudinaldelasfibras. En la fibra inferior se aprecian con toda nitidez lasbandas A(obscuras), lasbandas I (claras) y lalíneas Z (que dividen en dos las bandas I).
pensó quelasmoléculas individualesde proteínas unidas a las líneas Z en sí mismas se acortaban para acercar las líneas señaladas, durante la contracción. Cuando en el comienzo de los años 50 fue posible estudiar el músculo estriado con el microscopio electrónico, se advirtió que la estructura interna de la sarcómeraera muy diferente de la quese había identificado con el microscopio fotónico. En vez de estarcompuesto de dostipos o densidades diferentesde proteínashomogéneas, las bandas A e I de rniofibrillas conteníandisposicionescaracterísticas pero un poco diferentes de estructuras cilíndricas finas de orientaciónlongitudinal, que recibieron el nombre de filamentos. Se identificaron dos tipos de tales estructuras, las gruesas y las finas,cada una con su distribución especial, como se señala en la figura 18-7. En la sarcómera relajada, ningún tipo de filamento seextiende en toda su longitud de una línea Z a la siguiente. Como puede advertirse en las porcionessuperiores de las figuras 18-7 y 18-9, los filamentos gruesos ocupan sólo la porción media de la sarcómera,estoes,lazonaidentificadacon el microscopio fotónico como banda A. Ambos extremos de los filamentos gruesos son libres. Sin embargo, los filamentos finos quetienen sólo un extremo libre, tienenel otro unido a lalínea Z. Por tal razón, los filamentos finos se extendían de cada finea
Z alpunto mediodela sarcómera en donde sobresalían sobre los filamentosgruesos, de tal modo que formabaninterdigitacionesconellos.Sinem-
Fig. 18-6. Microfotografía de fibras estriadas en un corte transversal (gran amplificación). Los núcleos(centro y zona media a la derecha) están en sentido periférico en las fibras, y se identifican por su posición y aspecto, en comparación con los núcleos de fibroblastos del endomisio, que están entre las fibras (inmediatamente bajo el centro). Las miofibrillas dento de las fibras son visibles en laforma de puntos gris& en elcitoplasmapálido.
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Z
Relajado
Z
3 J
1 Contraído
Fig. 18-7. Esquema de la sarcómera de un músculo estriado en estado de relajación (arriba) y contracción (abajo), en que se advierte el cambio en las posiciones relativas de filamentos gruesos y finos y las líneas Z. Respectoa detalles, consúltese el texto.
bargo, en la sarcómera relajada se extienden sólo de maneraparcialentre los filamentosgruesos de la banda A, sin alcanzar el punto medio de la sarcómera (fig. 18-7, arriba). Desde esa época se confirmó que los filamentos gruesos contienen miosina, y los finos, actina, de este modo, los filamentos finos correspondenamicrofilamentosque se observanen otros muchos tipos de células. En lassarcómerasencontracción los filamentos finos se desplazantodavíamásentre los filamentos gruesos, y en la contracción completa sus extremos libres casi se juntan en la parte media de la sarcómera(fig. 18-7, zonainferior). Su longitudno cambia, y por esta razón, la única forma por la cual los filamentos finos pueden desplazarse todavía más entre los gruesos, es al arrastrar consigo las líneas Z a las cuales están unidas, y este desplazamiento lleva los extremos (línea Z)de todas las sarcómeras a un punto más cercano entre sí, como se muestra en la figura 18-7, abajo. El conocimiento de que los filamentosgruesos contenían miosina y los finos actina, sugirió que al-, gún tipodeatraccióncada vez mayorentretales substancias, podría ser la causa del acercamiento de los filamentosfinos,entre el conjuntode los filamentos gruesos. Dicho mecanismo ayudará a explicar por qué la contracción in vitro también parecía depender de algún tipo de interacción de la actina y la miosina. El concepto de los dos tipos de filamen-
tos que se desplazan mutuamente es el cimiento del modelo del desplazamiento de filamentos, que explicaría la contracciónmuscular,propuestopor H.E. Huxley y colaboradores en 1954, como resultado de sus estudios con microscopio electrónico y difracción con rayos X. Tal modelo revolucionó los conceptos sobre la contracción muscular y fue aceptado casi inmediatamente. Haremos una consideracióndetalladadelasreaccionesbioquímicasque participan,pero en primerlugarintentaremosuna correlación de las imágenes obtenidas con el microscopiofotónicoy el electrónico, en fibrasestriadas en relaiación v en contracción.
CORRELACION ENTRE LAS ESTRIAS OBSERVADAS CON EL MICROSCOPIO FOTONICO Y LA ESTRUCTURA FINA DE LAS SARCOMERAS La designación de las estrías cruzadas de las fibras estriadas, como señalamos, se basó en los datos obtenidos con el microscopio fotónico.Condicho microscopiofueposibleidentificarlas bandas A y Z,y a veces en buenas preparaciones, una zona más clara llamada H en la zona media de la banda A (visible si se examina con detenimiento la figura 18-4). También se observó con tal técnica, que-durante la contracción, las bandas I eran cada vez más cortas. Los datosobtenidos conmicroscopioelectrónico permitieron explicar tal fenómeno. Como puede observarse en la parte superior de la figura 18-8, con el microscopio electrónico se aprecióque en lasfibrasrelajadas, l a mayordensidad de l a banda A depende de la presencia de filamentos gruesos (que tienen, en promedio 1.5 pm de longitud y 10 nm de diámetro) y la zona de menor densidad de la banda E, depende de que posee solamente filamentos finos (en promedio 1pm de longitud y 5 nm de diámetro). Los filamentos finos que están en cada extremo de sarcómera relajada sobresalen en la banda A, en un 25% de su longitud, y de este modo, dejanunaporción media menosdensa en tal banda (fig. 18-8, mirrografíasuperior) quecorresponde a la zona H más clara que se aprecia con el microscopiofotónico(fig. 18-4).Comopodemos observar en la zona inferior de la figura 18-9, la zona H prácticamentedesaparece en unasarcómera totalmente contraída, porque al ocurrir la contracción, los filamentos finos se desplazan hacia el punto medio de la banda A, y revela que no hay banda H, porque contiene ahora filamentos gruesos y finos de un extremo a otro. La línea M, más obscura, que
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Fig. 18-8. Micrografíaselectrónicas en que se aprecia el aspectode una sarcómera de músculo estriado con corte longitudinal y transversal. Las micrografías superiores muestran un corte longitudinal de una sarcómera relajada. En uno y otro lados de las l í e a s Z están mitades de las bandas I, bassólo filamentosfinos;estosfilamentos se extienden desde lalínea Z y tantepálidasquecontienen muestran interdigitación con los filamentos gruesos que están dentro de la banda A de color más obscuro. Las regiones de la banda A que están marcadas con un asterisco, contienen filamentos gruesos y finos, y de este modo, tienen un color más obscuro que el de la región en el cual existen sólo filamentos gruesos (H). En el centro de la banda A está una zona M más obscura (M). Los cortes transversales hechos en los niveles seiialados, se muestran en las cuatro micrografías inferiores ( X 33 OOO). La primera deellasmuestrafilamentosfinos de l a s bandas I. La segunda corresponde a filamentosfinos que se interdgitan confilamentos gruesos enla banda A, y formantramashexagonaun asterisco. La tercera les alrededor de ella. Este corte se hizoatravésdelaregiónmarcadacon micrografía muestra filamentos gruesos de la zona H.La cuarta micrografía señala filamentos gruesos a nivel dela línea M en el cual las interconexionesfinas, los unen. (Por cortesía de E. Schultz y C. P. Leblond.)
a veces es visible con el microscopio fotónico en el punto medio de la banda H, en los estudios de microscopia electrónica está compuesta de filamentos finos, que al parecer conectan las partes medias de los filamentos gruesas adyacentes (fig. 18-9).
Nuevosestudiosdemicroscopiaelectrónicademostraron que las zonas de fijación de los filamentos finos en un lado de la línea Z correspondían a espacios contrarios entre las zonas de fijación de los filamentos finos del lado contrario; esta es la expli-
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TEllDOS DEL CUERPO
tudiado. Por último, las líneas Z contienen la actinina a , una proteína, pero no se sabe cuáles componentes de la línea Z contienen este elemento
Relalado
H
Contraído
Fig. 18-9. Esquemadela sarcómera deun músculo estriado en estado de relajación (arriba) y contracción (abajo), en que se advierteladisposición detalladadesus componentes. Los filamentos gruesos que ocupan toda la longitud de la banda A tienen 1.5 pm de largo y aproximadamente 10 nm de diámetro, los filamentos finos que están intercalados entre ellos tienenun promedio 1 pm delongitud y , en promedio 5 nm de diámetro. En las sarcómeras relajadas se aprecian en uno y otro ladosdelas bandas A más obscuras, las mitades de las bandas I que contienen sólo filamentos finos. En la mitad de la banda A hay una zona más clara, M. Lasinterdigitaciones la zona H, en cuyocentroestálalínea son pocas en el estado de relajación (arriba), de tal forma que las bandas I y la zona H son relativamente largas, pero estas partes de la sarcómera se acortan durante la contracción (zona inferior), por el movimiento de las líneas 2 hacia los extremos libres de l o s fragmentos gruesos. El cambio de posición de las "cabezas"de miosina (puentes tranversales) durante la contracción, también es evidente. (Por cortesía de E. Schultz y C. P. Leblond.)
caciónpor la que la línea Z posee una imagenen zig-zag característica en las micrografías electrónicas (figs. 18-8,arriba y 18-10). Por consiguiente,las líneas Z interconectancon los filamentosfinos de sarcómerasadyacentes. Una interpretacióndeeste patrón es que los filamentos finos están unidos a un enrejado de filamento de otro tipo, que se conocen como filamentos Z. Como se puede advertir en la micrografía electrónica de la figura 18-10, tales filamentos siguen un trayecto en zig-zag a través de la miofibrilla. El cuadrito en la esquina de la fig. 18-10 presenta el aspecto superficial de la línea Z, que señala en forma esquemática la forma en que cada filamento fino (círculos rayados) de una sarcómera, parece estar unido por los filamentos Z a los cuatro filamentos finos más cercanos (círculos negros) que pertenecen a la sarcómera adyacente, cuando menos en los tipos más sencillos de líneas Z que se han es-
ASPECTO TRANSVERSAL DE LAS FIBRAS OBSERVADAS CON EL MICROSCOPIO ELECTRONIC0 La disposición de los filamentos en diversas partes de las sarcómeras también puede precisarse por el estudiode los cortestransversalesdelasfibras. De este modo, en las sarcómeras relajadas los cortes transversales de las bandas I revelan sólo filamentos finos (fig. 18-8,zona inferior izquierda) en tanto que los cortes transversales por los extremos de la banda A, señalan filamentos finos y gruesos (fig. 18-8, segunda de las cuatro micrografías inferiores). Los filamentos finos están dispuestos en forma hexagonal, de manera que en el centro de cada hexágono existe un filamento grueso. Todavía más, estos últimos filamentos están dispuestos en una forma triangular, y cada triángulo tiene en su centro un filamento fino. Los cortestransversalesatravés de la zona H señalan sólo filamentos gruesos (fig. 18-8, tercera de las cuatromicrografiasinferiores). Porúltimo, los cortestransversalesatravés de la línea M señalan filamentosgruesos, consus interconexionesfinas (fig. 18-8, cuartade las cuatromicrografíasinferiores). ESTRUCTURA FINADE LOS OTROS COMPONENTES DE LAS FIBRAS MUSCULARES Despuésdedescribir la estructura fina de las miofibrillas y el mecanismo por el cual sus filamentos finos se deslizanente los gruesos,durante la contracción,nosocuparemosde los otroscomponentesdelasfibrasmuscularesantesdeseñalar la contraccióna nivel molecular. En primerlugar describiremos el componente en el cualestánlas miofibrillas y que recibe el nombre de sarcoplasma. (Del griego [surcos], carne,y plasma substancia formada), elemento importante en el metabolismo delasfibrasmusculares(algunos autores incluyen las miofibrillas como parte del sarcoplasma). En segundolugar, nosocuparemosdel sarcolevna ylas terminaciones nerviosas eferentes que le llegan, que reciben el nombre de placa motora terminal. Todavía más, explicaremos la forma en que los impulsos para la contracción son conducidos del sarcolema, por invaginaciones llamadas túbulos transuersos, en el interior de la fibra de tal modo que alcanzan a to-
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Fig, 18-10, Micrografíaelectrónica ( X 150 OOO) de una línea Z en la fibra blanda del músculo estriadode un pez, enel cual la línea Z esrelativamente sencilla. Su aspecto enzig-zagdepende de los filamentos Z que se tiñen fuertemente, y que tienen 4 nm de diámetro, a los cualesestánunidos l o s filamentos finos. En el cuadrito se ve un esquema que ilustra la estructura de una línea Z enimagensuperficial ( x 700 000) enquese advierte lainterpretación que ha hecho el investigador, de la forma en que se unen los filamentosfinos con los filamentos Z. Respectoadetallesconsúltese el texto. (Con permiso de Franzini-Armstrong, C . : J. Cell Biol. 58630, 1973.)
das y cada una de las miofibrillas. Al final, nos ocuparemos del equivalente del retículoendoplásmico liso, queenlas fibrasestriadas asume laforma de un sistema elaboradodecisternas de interconexión llamadas retículosarcoplásmico, queparticipa en gran medida para regular la contracción y la relajación. En su momento expondremos cada uno de estoselementos. Sarcoplasma. Las fibras muscularestienen grandesnecesidadesde energíayporestarazón, muy junto a ellas, cuentan con abundantes capilares (fig. 18-2). El oxígeno y nutrimento de estos capilares se difunden a través del sarcolema, en el sarcoplasma, donde están las miofibrillas. Los núcleos alargados de las fibras estriadas en el ser humano, como señalamos, están distribuidos en formacaracterística enel sarcoplasmaperiférico, cerca del sarcolema, y su eje longitudinal es paralelo almismo. Existen muchasmitocondrias en estaregión. El sarcoplasma periférico también contiene unos cuantosribosomas y depósitos de glucógeno. En una porción más profunda de la fibra las mitocondrias son muy numerosas, en el sarcoplasma entremiofibrillasadyacentes(fig. 18-12B) y también existe glucógeno (fig. 18-12A). En consecuencia, el sarcoplasmaposeemitocondrias en abundancia, que contienen las enzimas respiratorias tan importantespara el metabolismoactivo de lasfibras musculares. Todavíamás, el sarcoplasmatambién contiene una abundanteproteína pigmentada libre, llamada mioglobina. Desde el punto de vista
químico esta proteína guarda relación intima con la hemoglobina delos eritrocitos, y al igualque ella, puede captar, almacenar y ceder oxígeno, según se necesite. La mioglobina tiene color rojo obscuro, y las fibras musculares que poseen grandes Cantidades de ella, reciben el nombre de fibras rojas. La carne que tiene grandes cantidades de tal pigmento, como ladelas focas y ballenasy la carneparda delas aves, es obscura y se ha dicho que se debe a la gran concentración de mioglobina. Las fibras estriadas en diferentes músculos varían en diámetro y en contenido de sarcoplasma, y en consecuencia, de mioglobina, razones por las cuales seclasifican como rojas, blancas o intermedias, y las describiremos. Casi todos los músculos en el ser humano contienen los tres tipos señalados, pero sus proporciones relativas varían en cuanto a la participación y acción delmúsculoenel organismo. Las fibras rojas (con la letra R, enlasfiguras 1811 y 18-12,cuadrito) se caracterizan por su diámetro fino y abundancia de mioglobina en su sarcoplasma y de citocromos(enzimasrespiratorias) en sus muchasmitocondrias. Las fibrasblancas(con la letra W en las figuras 18-11 y 18-12, cuadrito) son un poco más anchas y contienen menos mioglobina y menosmitocondrias. Las características de lasfibras intermedias con la letra I en la figura 18-12, cuadrito, están entre lasde lasfibrasrojas y blancas. Los músculos compuestospredominantemente de fibras rojas son capaces de actividadsostenidadurante largo tiempo, en comparación con los queestán in-
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Fig. 18-11. Microfotografía ( X 720) demúsculoestriadoteiiido con azul de toluidina, en que se adviertendos de los tipos de fibras. Las fibras rojas más angostas (R)contienen numerosas mitocondrias (grupos de ellas de indican con la letra M) entre sus miofibrillas, y también en su periferia, especialmente en relación con capilares (cap). Las fibras blancas más anchas (W) contienen menosmitocondrias. (Por cortesía de E. Schultz.)
tegrados por fibras blancas, porque su sarcoplasma está adaptado para cubrir sus necesidades energéticas. Sin embargo, las fibras blancas, si bien pueden mostrar contracciones más rápidas que las rojas, están mejor adecuadas para acitividad breve. Se fatigan con relativa rapidez porque sus necesidades de energía no pueden ser satisfechas por periodos largos. La diferencia entre estos dos tipos de fibras se advierte cuando se comparan los músculos de aves domésticas con los de aves silvestres. En los pollos aparecen en los músculos de la pierna y el muslo, en su mayor parte fibras rojas, en tanto que los músculos pectoralesde pocouso(que se utilizarían en el vuelo) son blancas. Las aves silvestres que son capacesdevuelosostenido tienen fibrarojas en sus músculos pectorales. Sarcolema. Posee la estructura típica de la membrana celular, y por fuera de éI hay una lámina basalperfectamentedesarrollada (BM en la figura 18-23).
Para entender la forma por la cual los impulsos necesarios para la contracción llegan a las miofibrillas, es importante apreciar que el sarcolema de la fibrademúsculoestriado tiene característicasde permeabilidad esencialmente similares a los del axo-
lema de un axón, de tal forma que durante la relajaciónqueda eléctricamentepolarizada. Los factores principalesquecontribuyen al potencialdereposo deunamembranaeléctricamenteexcitable, se comentaron en el capítulo 17 (pág. 557). De este modo, durante la relajación, el interior del sarcolema queda con un potencial negativo de reposo, en relación con exterior. Por supuesto, los impulsos necesariospara la contracciónsonpropagados en la forma de ondasde despolarizaciónsiguiendo un axón motor hacia el final de sus ramas, cada una en aposición con el sarcolema de una fibra estriada. Al llegar al punto terminal, el efecto casi inmediato de tales impulsos es desencadenarladespolarización local del sarcolema, de lo cual resulta una onda de despolarización que disemina la región bajo el punto terminal, para abarcar el sarcolema, hasta llegar a las invaginaciones tubulares (túbulos transversos) y de este modo, pasa de la superficie de la fibra a unplanoprofundo en susarcoplasma.Solamente en este mometo la despolarización produce contracción,antes de detallar lo queocurredentro de la fibramuscular,debemosexplicar la forma en que los impulsos nerviosos son transmitidos a través de la hendidura angosta entre el axolemade la terminación nerviosa y el sarcolema en aposición, en lo que se haconocidocomo placa motoraterminal (quedescribiremos). Ello asu vez hacenecesario explicar la forma por la cualestándispuestas las fibras estriadas, en lo que respecta a las fibras eferentesque las inervan.
INERVACION EFERENTE DEL MUSCULO ESTRIADO
Unidades motoras
El nervio eferente que se distribuye en un músculo particular contiene los axones de numerosas neuronasmotoras.Cadafibra muscular recibe un axón motor Único o una rama del mismo. En algunos músculos, por ejemplo, algunos de los extrínsecos del ojo encargados de los finos movimientos del globo ocular, cada fibra muscular está inervada individualmente por el axón de una sola neurona motora. Sin embargo, en casi todos los músculos cada axón motor se ramificaen forma tal queinerva muy diversas fibras musculares; este patrón de inervación se observa, por ejemplo, en los músculos del troncocuyatarea es conservar la postura, en los cuales cada axón motor posee ramas abundantes y llega a cientos de fibras musculares. En este tipo de
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Fig. 18-12. Micrografíaelectrómúsculo nica ( x 33 000) de estriado (corte longitudinal), en los tres tiposde queseobservan fibras. A) En laesquina derecha superior hay una fibra blanca (Z,) caracterizada por mitocondrias relativamente escasas que están más bien entremiofibrillasanivelde las líneas Z. En la esquina inferior izquierda hay una fibra de tipo intermedio (Z2). B) Las fibrasrojas (Z,) queaparecen en estamicrografía,contienenmitocondrias en abundancia ( M ) en su periferia, así como lasmiofibrillas(cuadrito), microfotografía en que se ad(W), interviertenfibrasblancas medias (I) y rojas (R)enel corte transversal.Obsérvese su diámetro relativo. Las zonas pálidas redondeadas entre l a s fibras musculares son capilares sanguíneos. (Por cortesía de J. Dadoune.)
disposiciónlasfibras muscularesque reciben laster-tituyen la unidad motora. El grado de contracción minaciones de cualquier axónmotor dado (y ende lasfibras muscularesquepertenecen acualquier consecuencia de cualquierneurona motora) sedis-unidaddada noestásometidoalcontrolvoluntario, tribuyen extensamente en el músculo. se contraen su en totalidad (aunque la fuerza de Una neuronamotora y su axón,juntocon la contracciónvaría en circunstanciasdiferentes), o no fibra o fibras musculares en quese distribuye,cons-secontraen en absoluto. La potenciacontráctil de
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Fig. 18-13. Microfotografía ( X 250) de una rama de una fibra motora mielínica que se distribuye entre varias fibras de músculo estriado que pertenecen a una unidad motora (preparación teñida con cloruro de oro). Las ramas mielínicas de menor calibre de la fibra nerviosaterminanenlasplacasterminales aplanadas en las fibras musculares.
cualquiermúsculoestriadoparticular,porlo expuesto,depende del d m e r o deunidadesmotoras que son estimuladas para contraerse. Por la gran separaciónde las fibrasindividualesque reciben las ramasaxónicas en cualquierunidadmotoradada, las contracciones débiles que necesitan de la participación de un número relativamente escaso de unidades motoras, abarcan al músculo en su totalidad; si en vez de ello se agruparan talesfibras, las contracciones señaladas comprenderían sólo regiones localizadas del músculo. Por último, es interesante que dentro de una unidad motora particular todas las fibras sólo pueden ser rojas o blancas.
Placa motora terminal Toda fibra de músculo estriado es inervada por la rama terminal de un axón motor, y deeste modo
pertenece alguna a unidad motora. Un término general para el sitio donde el axón termina en una fibramuscular es el de uniónneuromuscular o mioneural. El axón con sus recubrimientos llega a la superficie de una fibra estriada, desde el endomisicio, en un ángulo dado, y por lo regular hace contacto con la fibra muscular en un punto intermedio entre sus extremos. En el sitio de contacto, el axón y sus recubrimientos forman un promontorio pequeño y aplanado en la superficie de la fibra, llamado placa motoraterminal, estructuraquepuedeprepararse con la técnica de impregnación con sales de oro o plata, para observar con microscopio fotónico (fig. 18-13). Con el advenimiento del microscopio electrónico, se hanadquiridonuevosconocimientos sobre la estructura y funciones de la placa motora terminal. Estructura fina de la placa motora terminal: relaciones con su función. En los estudios con microscopioelectrónico se ha sabido que el axón no penetra en el interior de la fibra muscular, y en vez de ello, el "montículo" que se observa en el microscopio fotónico posee la siguiente estructura. Donde la rama axónica llega al montículo, desaparece su vaina de mielina pero perduran las células de Schwannque lo cubren en forma detecho continuo, sobre las terminaciones axónicas (figs. 18-14C y D y 18-15).Cerca de su terminación el axón de nuevo se ramificarepetidas veces y formadiversa terminacionesaxónicas corras, agrupadassobre la parte central profunda de la parte del montículo, que se observan con gran claridad en una vista superficial (figs. 18-13 y 18-14E), pero que también pueden estudiarse en corteshechos en planoperpendicular al sarcolema(figs. 18-14A y B y 18-15). En la figura 18-14c y D se señala en forma esquemática la placa motora terminal como se observaría con el microscopio electrónico de un corte longitudinal en la fibra muscular, y en ella se advierte que las terminaciones axónicas están en "depresiones" recubiertas de sarcolema. En tales depresiones o "ranuras" l a superficie desnuda de un axón está separada del sarcolema por una hendidura de 20 a 60 nm de ancho, conocida como hendidura sinúptica (fig. 18-140). El áreade la depresiónaumentanotablementealdisponerse en pliegues invaginadosen el sarcolema. Reciben el nombre pliegues de uni6n (fig. 18-140 y E, y con las iniciales JF en la figura 18-15) y 10s espacios entre ellos que comunican con la hendidura sináptica se han calificado de hendiduras subneurules. La hendidura sináptica contiene glucosaminoglicanos y componentes de la láminabasal.Todavía más, en lo que toca a la función de la misma, debemos señalar que también posee la enzima acetilcoli-
Fig. 18-14. Esquemas y microfotografías que ilustranlaestructura de una placa motora terminal. Las microfotografias corresponden a placas de fibras de músculos intercostales de puerco espín, teñidas por el método deacetiltiocolinaparaidentificarcolinesterasa; los núcleoshansidocontrateñidos con hematoxilina (A). Microfotografia ( X 1 000) en que se observa una placa motora terminal (arriba), tal como se aprecia enun corte transversal a través de la fibra (que se observa enel centro). Es posible identificar los núcleos de la fibra muscular la placa terminal y en la zonu inferior. (Consúltese el esquema de C). B) exactamente por debajo de Microfotografia en que se advierte la placa terminal con mayor amplificación ( X 2 500). El núcleo de color obscuro exactamente por arriba del centro, pertenece a una célula de Schwann, el más pálido a la derecha del centro, pertenece a la fibra muscular. La tinción obscura de la colinesterasa en la hendidura sináptica delinea con toda nitidez los pliegues sinápticos enel sarcolema (consúltese de nuevo el esquema C). C ) Esquema explicatorio que senala a nivel de microscopio electrónico, una placa motora terminal en un corte longitudinal, de una fibra muscular, y su continuidad con un axón motor. Obsérvese la forma en que l a s ramas terminales en la placa están cubiertas por células de Schwann enel lado descubierto. Este esquema debe compararse con la figura 18-15. D) Enla zona inferior derecha del centro, en C , se señalan detalles que se observarían en el microscopio electrónico. Apréel ciese de nuevo la célula de Schwann que está por arriba del axón terminal. Para mayores detalles consúltese texto. E) Microfotografia ( X 1 400) deuna placa motora terminal en proyección superficial (sin el colorante de contraste). En este plano del foco pueden apreciarse los pliegues sinápticos que están colocados a lo largo de las depresionessinápticas.Adviértase la forma en que lasramasterminales del axón 5e ramificanrepetidasveces, hasta constituir la placa terminal. (Microfotografías por cortesía de R. Couteaux y esquemas modificados del mismo autor.)
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TEJIDOS DEL CUERPO Fig. 18-15. Micrografíaelectrónica ( x 20 000) de una placa motora terminal del tritón. La superficie superior del axón motor ( A x ) está cubierta con una fina capa de citoplasma de células de Schwann (SC). Las terminacionesaxónicas contienen abundantes vesículas sinápticas (V)y mitocondrias. Obsinápticos sérvense los pliegues (JF) en el sarcolema debajo de las terminacionesaxónicas. Se aprecia una miofibrilla (Mf) en el sarcoplasmade la fibramuscular. Conviene comparar con detalle esta figura con la 18-14C. (Por cortesíade T. L. Lentz.)
nesterasa, necesaria par inactivar la acetilcolina, el neurotransmisorliberadojustamenteen la placa motora terminal (ver más adelante). El sarcoplasma que está en relación con la placa motora es relativamente rico en mitocondrias y núcleos.
Mecanismo de transmisión de los impulsos de la contracción hasta fibras musculares desde las terminaciones axónicas de las placas motoras terminales Enel estudiocon el microscopioelectrónico se observa que las terminaciones axónicas en las depresiones del sarcolemacontienenmuchasmitocondrias y cúmulos de las vesículas sinápticas (V en la figura 18-15).Estas, a su vez, contienen acetilcolina, un neurotransmisor. Cuando la onda de despolarización se disemina por todo el axolema para llegar a la terminacióndeunaxónmotor, la mayor permeabilidad que ocasiona la despolarización también permite la entrada de iones de calcio desde el líquido intercelular, lo cual hace que las vesículas sinápticas se fusionen con el axolema y vacíen su contenido de acetilcolina por exocitosis, en la hendidura sináptica. El número de vesículas que descargan su contenido varía con el grado de estimulación motora recibida. La acetilcolina en esta situación queda unida a los sitios receptores que para ella existen en el sarcolema, en su mayor parte en las cimas de los
pliegues sinápticos. Cuando dicha substancia se combina con los sitios receptores, instantáneamente incrementa la permeabilidad del sarcolema en la región de la placa terminal, lo cual permite la entrada de los iones de sodio al sarcoplasma y la salida de los iones de potasio. Como resultado, hay una disminución importante en el potencial de reposo del sarcolema en dicha región, y la onda de despolarización se desplaza desde la placa terminal para diseminarse por todo el sarcolema. Después del siguiente apartado describiremos otros fenómenos más, en relación con la forma en que la membrana es conservada en las terminaciones axónicas. Restitución de la membrana de la vesícula sináptica. Las vesículassinápticas (V en lafig.18-15) situadas en las terminaciones axónicas tienen 40 a 50 nm de diámetro y son más abundantes en el punto contrarioa lascimasde los pliegues deunión del sarcolema subyacente. Dejan de existir al liberar su acetilcolinaenrespuestaa los impulsosnerviosos, de tal formaque deben ser regenerados continuamente. Todavía más, un número tan grande de vesículas sinápticas se fusionacon el axolemaque cabría esperar que las terminaciones axónicas "crecieran" por la acumulación de la membrana. Sin embargo, ello no ocurre porquela membrana que es formada por las vesículas sinápticas se recupera por un mecanismo de restitución. Al igual que ocurre en otras sinapsis(laplaca motora terminal representa una sinapsisentre un axón y unafibramuscular)
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hay segregación de las vesículas recubiertas que de miofibrillas, las cuales, por supuesto, son las estruceste modo,sonalejadasa lossitiosvecinos de la turascontráctiles. Sin embargo,por medio de tal membranapresináptica(consúlteselapág. 563 a aparato se ha sabido que existe un sistema de túbu564), de tal manera que dichas vesículas se despla- los finos(túbulos T) quevan desde el sarcolema zan al interior del axoplasma. Durante el proceso de dentro de la fibra, a intervalos bastante regulares en invaginación las vesículas adquieren el recubrimien- todo SU trayecto. En siguientelugar, cuando se inyectó ferritina, un marcador identificable fácilmente to característico de superficiecitoplásmica, que recubre la vesícula en la forma de una canastilla. Una en el microscopio electrónico, entre las fibras musculares, llegó a un punto muy hondo en la fibra a vez dentro del citoplasma de la terminación, las vetravés de la luz de los tubos T. En consecuencia, tasículas recubiertas pierden su membrana de recubrimientoy coalescen paraformaruna cisterna de les túbulos conectan con el espacio intercelular (fig. membrana de superficie lisa, a partir de las cuales se 18-16, cuadrito). Los túbulos T son, por lo tanto, invaginaciones del sarcolemayporestarazón,conobservará gemación y nacimiento de las nuevas vesículas sinápticas. El tamaño de estas cisternas ducenfácilmenteondasdedespolarizaciónalinterior de la fibra. membranosas varía con la actividad de la placa terDentro de la fibra los túbulos T se ramifican exminal. La acetilcolina es sintetizada en las cisternas por acción de las enzimas que son llevadas a la ter- tensamente. En las fibras estriadas de mamífero, las minación,portransporteaxoplásmico, y por esta ramas de dos túbulos T rodean cada sarcómera de razón, está ya presente dentro de las vesículas en el toda miofibrilla en posiciones cercanas a las uniones de las bandas A e I de las fibras en relajación (fig. momento en que se desprenden de la cisterna. Destino de la acetilcolina liberada en las placas 18-18). Sin embargo, en el músculo estriado de anfi10s motoras terminales. Una vez liberada la acetilcolina bios, que fueron los primeros en ser estudiados, en la hendidura sináptica, es degradada a muy corto túbulos T ramificados se extienden sólo a un nivel por savcórnera, y rodean las fibrillas a nivel de cada plazo en sus fracciones de colina y acetato, por la línea Z (fig.18-16). acetilcolinesterasa. Esta enzima al parecer está ligaEl sistema de túbulos T explicaría la forma en que da a la lámina basal que ocupa las hendidurassise conduciría una onda de despolarización hasta la nápticaysubneural.Probablemente es capazde destruir parte de la acetilcolina incluso antes de que periferia de cada sarcómera y a todas ellas, pero no dilucidaría por qué se desencadena una contracción. el neurotransmisortenga la oportunidad deunirse Esta última no es consecuencia de que la onda de con los sitios receptores en el sarcolema, y con ello aminorar el riesgo decontraccionesno fisiológicas despolarización afecte directamente el aparato concomo resultado de la liberación espuria de tal substráctil dentro de la sarcómera, sino en vez de ello, tancia. La destrucciónrápida del transmisor,por depende del "desencadenamiento" o puesta en supuesto, es vital para la transmisión inmediata de marcha de un nuevo fenómeno en otro componente impulsosa la fibramuscular,porque permiteestidel sarcoplasma (que se ha podido identificar por el mular repetidas veces los mismos sitios receptores. microscopio electrónico) llamada retículo sarcoplúsA los estudiantes de medicina les interesará saber mico. que en la miastenia grave, que se caracteriza por deTodas lasparedesmembranosasdeesteretículo bilidad muscular, en el sarcolema el número de si- estánunidasalasde los túbulos T en unaforma tios receptores de acetilcolina es inferior al normal. que permite el desplazamiento de la onda de despoPor eso la llegada de los impulsos motores a menularización a lo largo de los túbulos T, de tal modo do no desencadena la contracción del número nece- que desencadene un cambio en la permeabilidad de sario de fibras en un músculo, de tal forma que el las paredes del retículo sarcoplásmico. músculo en su totalidad sólo puede producir Retículo sarcoplásmico. Este organelo de la fibra contraccionesdébiles.Haydatosdeque estetrasmuscular es el equivalente del retículo endoplásmico torno es resultado de un ataque autoinmunitario di- lisode otras células. Su forma es compleja, y por rigido específicamente contra los receptores de ace- esta razón, en primer lugar describiremos el retículo tilcolina (Drachman). sarcoplásmicode la fibrasestriadasdeanfibio, en Túbulos transversos (túbulos T). Cuando llega las quesehaestudiadoampliamente.Además, su un impulso nervioso a la placa terminal motora, se disposición en la fibras musculares de anfibio es redifunde en todo el sarcolema una onda de despolari- lativamente fácil de entender, porque como señalazación.Antesque se contaracon el microscopio mos,lassarcómerasestánrodeadasporramasde electrónico, se desconocía la forma en que la despo- 10s túbulos T anivel delas líneas Z, comose larización era conducida en la fibra hasta las muestra en la figura 18-16.
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Fig. 18-16. Micrografía electrónica deun corte longitudinal de músculo estriado (de rana) en queseobsevan los túbulos transversos (T) y el retículo endoplásmico (Sr). La miofibrilla superior no está en el plano del corte, sino que ha sido seccionada en forma tangencia1 y en su proyección superficial revela el retículo endoplásmico que la rodea. Los dos túbulos (T) penetran en la fibra a nivel de la línea Z (una línea Z está señalada en la miofibrilla superior), y guardan relaciónintima con las cisternas terminales (tc) del retículo sarcoplásmico que los flanquea en uno y otro lados, para formar las tríadas. Entre los túbulos T y las cisternas terminales puede apreciarse un tipo singular de unión intracelular (véase el texto). Las cisternas terminales en uno y otro extremos de la sarcómera recibenconductosslongitudinaleshastauna regiónfenestrada del retículo sarcoplásmico (Sr) querodea la zona media del sarcómero. Entre los túbulos de retículo sarcoplásmico se observan abundantes partículas /3 de glucógeno ( d . Cuadrito. Parte de una fibra estriada que se colocó en solución de ferritina antes de fijación. Puede apreciarse la ferritina enla forma de partículas negras no sólo en la superficie externa del sarcolema (arriba), sino también del espaciointercelular,hatenido dentro del túbulo T U ) . Ello indica quelaferritina,substanciamarcadora libre paso a los túbulos T a través de orificios (indicado por flecha) enel sarcolema, y muestra que el interior de los túbulos T secontinúa con el espaciointercelular. (Por cortesía de R. Birks.)
El retículosarcoplásmicocomprendeunsistema continuo de componentes cuyas formas van de túbulos hasta cisternas aplanadas. Alrededor de cada sarcómera existe un complejo de estos componentes, a manera de un collar. Todavía más, como lo seña-
la la figura 18-17, el collar se continúaconotros idénticosderetículosarcoplásmicoque rodean las sarcómeras al mismo nivel, en las miofibrillas vecinas. Sobre tales bases, en cualquier nivel dado en el cursodeunafibra,todas lassarcómeras(pertene-
TEllDO MUSCULAR Fig. 18-17. Esquema de una parte de lafibraestriada deun mamífero en que se aprecia la disposición del retículosarcoplásmico querodea sus miofibrillas. En lamiofibrilla de la izquierda, esA, I, y tán indicadaslasbandas otras,asícomo las líneas Z. El retículosarcoplásmicoquerodea a las miofibrillas está ilustrado en la parte media ya la derecha. Apréciese que fibras en la estriadasdemamífero,dostúbulos transversos (T)se localizan en una sarcómera. Cada túbulo T está situado cerca de la unión entre las bandas A e I, sitio en el cual se relacionancondoscisternasterminalesdelretículosarcoplásmico, unaen cada lado. Cada cisternaterminalconectaconsarcotúbulos más o menoslongitudinales del retículo, situados alrededor de la banda A , y ellosa su vez,se anastornosan para formar una red en la región más central de la banda (queseextiende en todo lo ancho delabanda H).La triple estructuraque se advierte en el corte transversal en la cual las dos cisternasterminales(una decada sarcómera adyacente) flanquean a un túbulo transverso, unaen cada lado de éI constituye la tríada; en el frente dela miofibrilla en la izquierda se seiialan dos triadas. (Por cortesía de C. P. Leblond.)
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Band:
Band: A
Band: I
. .
'
\
Tibulo transverso
Clsterna termlnal
cientes, a una miofibrilla diferente), están rodeadas por el mismo complejo de interconexión y continuo de collaresderetículosarcoplásmico. Los componentes del collar alrededor de cada sarcómera corresponden a la descripción siguiente. En uno y otro extremos de la sarcómera hay una gran cisterna un poco aplanada, conocida como cisterna terminal por su posición que forma un anillo hueco alrededor de la miofibrilla, a un lado y paralela al túbulo T en dicho extremo de la sarcómera (como se observa en la fig. 18-16). En el otro extre-
mo de este túbulo T hay en forma correspondiente una cisterna terminal que pertenece a la sarcómera adyacente y en la misma manera forma un segundo anillo alrededor del extremo de la sarcómera vecina. La luz de estasdoscisternasterminales (que como podemosadvertir, pertenecenasarcómerascontiguas)sonmayoresque las del túbulo T que está entre ellas (analícese la figura 18-16) y las tresestructurasque se observanjuntas en el corte transversal,sonconocidasenformaglobalcomo triadas. No se ha detectado continuidad estructural
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TEJIDOS DEL CUERPO
Fig. 18-18. Micrografía electrónica ( X 38 000) de una parte de una fibra estriada del ratón, posfijada en ferrocianuro ósmico en la quese advierte la disposición del retículo sarcoplásmico alrededor de sarcómeras vecinas. Obsérveseque los túbulos T (T)están situados en lasunionesde l a s bandas A e 1 enel músculoestriado de lo largo de los túbulos T. El aspecto mamíferos. Las cisternasterminales (tc) del retículosarcoplásmicoestána de "manguita desgarrada" del retículo sarcoplásmico depende de anastom-osis de los sarcotúbulos (st) reticulares. Obsérvense también los finos filamentos que llegan y se unen a los filamentos gruesos en las líneas M de las sarcómeras, cosa que se aprecia en particularexactamenteporarriba dela señal A en lazona inferior izquierda. (Forbes, M. S., Plantholt, B. A., andSperelakis, N,: J. Ultrastruct. Res., 60:306, 1977.)
longitudinal, excepto en la región media de la sarcódirecta entre el interior o luz del túbulo T que conecta con el espaciointercelular,y el interior del mera (cerca de la posición señalada por las letras sr en la figura18-16),sitioenque se anastomosan retículo sarcoplásmico, que forma un compartilibremente para formar un círculo fenestrado. En la miento intercelular diferente y separado. La porción restante del retículo sarcoplásmico que figura 18-17 se señalan las partesdel retículo en una fibra de mamífero. rodea una sarcómera establece interconexiones con Todavíanosehadescritominuciosamente el las cisternas terminales.(tc en la fig. 18-16), situadas a ambos extremos de la sarcómera. Rodea la región retículosarcoplásmicodelasfibrasestriadasde mamífero. Sin embargo, Forbes y col., en fecha remás central del sarcolema como una manga de encaje yconsisteentúbulosllamados s a r c o t ~ 2 ~ u l o s ciente demostraron con gran claridad la forma general del retículosarcoplásmico por mediode un que en su mayor parte están dispuestos en sentido
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método citoquímico selectivo, con ayuda de la microscopiaelectrónica.Todavíamás,estemétodo tambiéndemuestra la forma en que los túbulos T estánrelacionadoscon el retículo. La figura18-18 señala el retículo sarcoplásmico alrededor de sarcómeras contiguas de miofibrillas de músculo estriado de ratón; este corte tangencia1 se hizo en forma paralela a la superficie de las miofibrillas, y además de mostrar el retículo sarcoplásmico también señala las posiciones respectivas de los túbulos T (con la letra T en la fig. 18-18) y las triadas, en relación con las bandas A e I (tambiénmarcadasen la fig.18-18). En dicha micrografía también se observan las posiciones de las cisternas terminales (tc) y el complejo de los sarcotúbulosanastomóticos(st) del retículo sarcoplásmico,cuyaconfiguración se asemeja a la de una manga rota, y todavía más, se aprecian con gran claridad los sarcotúbulos alrededor de las bandasA.Otrosplanos de corte tambiénseñalan los "manguitos" de sarcotúbulos anastomóticos alrededor de las bandas I y las líneas Z intermedias, de tal formaque en las fibrasdemamíferolascisternas terminales en uno y otro extremos de la sarcómera (y en consecuencia, no muy lejos de la línea Z) están conectadas por sarcotúbulos a las cisternas vecinas terminales que pertenecen a la sarcómera vecina. Sobre tales bases,enlasfibrasestriadas de mamíferos,círculosderetículosarcoplásmicoque rodean las bandas A alternan con otros que rodean alasbandas I. Estos últimosrodeanlas regiones terminales de sarcómeras adyacentes (fig. 18-17). Al parecer, en las triadas pasarían los impulsos de contraccióndesde los túbulos T alretículo sarcoplásmico. Es interesante señalar que en las triadas existen uniones especializadas que se caracterizan por la presenciadeestructurasenpartículas entre la membrana de la cisternaterminaly la del tubo T(Franzini-Armstrong). Sin embargo,no se hadilucidado la importanciafuncionalde tales uniones(quepuedenobservarse en la fig.18-16). Por ejemplo, su diseño difiere notablemente de las vías típicas de poca resistencia (uniones de hendidura), y esto plantea el problema de saber si los impulsos se transmiten por mecanismos eléctricos, de los túbulos T al retículo sarcoplásmico, o por otros medios. Control de la contracción y la relajación. El retículo sarcoplásmico regula la contracción muscular al gobernar la concentración de iones de calcio dentro de las miofibrillas y ello, a su vez, es el elementoque rige lainteraccióndelaactinacon la miosina. La principal proteína integral de la membrana del retículo sarcoplásmico es la enzima Ca++Mg++ATPasa. Durante la relajación,
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dichaenzimaactivadapor ATP, expulsa los iones de calciodelasmiofibrillasylashace pasar al retículo sarcoplásmico. Una vez dentro de esta última estructura, los iones de calcio se unen a algunas proteínas (una de las cuales tiene el nombre bastante apropiado de calsecuestrina, del lat. sequestrare, secuestro). Tales proteínas están dentro de la superficie interior de la membrana del retículo sarcoplásmico (McLennan). Cuando existe concentración pequeña de iones de calcio en las miofibrillas, los sitios activosde las moléculas deactinanointeractúancon la miosina porqueestánbloqueadospor moléculas de la tropomiosina, que es la proteína reguladora (que es activa en ausencia de iones de calcio). Dado que la concentración de tales iones en las miofibrillas es pequeña durante la relajación, no interactúan la actina y la miosina. Cuandounafibra muscular es estimulda para contraerse, los iones de calcio salen del retículo sarcoplásmico e inmediatamente penetran en las miofibrillas,sitioenqueliberanmoléculasdeactinade SU "atadura" en una forma que describiremosmás adelante; ello, por supuesto, permite a la actina interactuar con la miosina. El vínculo entre la conducción deunaondade despolarización en unafibra muscular y la contracción de la fibra, a veces se conoce como acoplamiento de excitación-contracción.
BASES MOLECULARES DE LA CONTRACCION MUSCULAR En la siguiente sección señalaremos datos básicos para los lectores interesados en los fenómenos bioquímicos de la contracción muscular. Filamentos finos. Además de la actina, los filamentos finos de las fibras estriadas contienen otrasdos proteínas que son la tropomiosina y la troponina. E n la figura 18-19 se señala la forma porla cual las moléculas de estas proteínas s e adaptan para formar u n filamentofino. Dos hileras de las móleculas de la actina, que es globulosa, se entremezclan para formaruna hélice de doble cordón, que constituye el elemento de sostén del filamento fino (fig. 18-19).De este modo, hay u n surco espiral en cada lado de la hélice. Las moléculas largas y angostas de tropomiosina están dispuestas extremo con extremo en tales surcos (fig. 18-19), de tal modo que aparecen moléculas de tropomiosina entre ambos lados de la hélice. A intervalos regulares las moléculas de troponina están ligadas a las de tropomlosina en los surcos. Se acuñó el nombre de tropomiosina porque originalmente se pensaba, sin gran fundamento, queera una precursora de la miosina. Más tarde s e descubrió que la tropomiosinateníaunafuncióndife-
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TEIIDOS DEL CUERPO Tropomiosina
troaonlna
illamento flno
de
actlvo la actlna (Bloqueado por tropomioslna)
Sitlo
(unlda al filamento grueso)
Sitto actlvo de la actlna (descubierto)
Fig. 18-19. Estructura de un filamento fino de músculo estriado a nivel molecular, que ilustra la forma en que en la contracción, la región de la doble cabeza de una molécula de miosina de un filamento grueso (que no se señala), puede interactuar con las moléculas de actina en el filamento fino. Como se demuestra en este ejemplo,unfilamentofinocomprendeuna hélice de doble cordón de moléculas de G-actina, con moléculas de tropomiosina (que se muestra en la forma de cilindros), y unidades de complejo de troponina (que se señalan en negro)a lo largo de los swcos entre los cordones (arriba). Obsérvese que la posición de las moléculas de tropomiosina durante la relajación es tal, que bloquean los sitios activos de las moléculas de actina de tal forma que impiden la interacción de las cabezas de miosina, con ellas (abajo).La configuración del complejo de troponina es alterada por los iones de calcio durante la contracción, lo cual, a su vez, hace que las moléculas de tropomiosina se desplacen desde los sitios activos de las moléculas de actina, de tal modo que tales sitiosquedandescubiertos y soncapacesdeinteractuar con las cabezas de miosina de los filamentos gruesos.
rente, esto es, junto con la troponina desempeñaba un papel fundamental en la regulación de la interacción de la actina con la miosina, en una forma que describiremos más adelatante. Más tarde se observó que la troponinaera un elemento complejo, constituido por tres subunidades, cada una con importancia propia en la regulación de la contracción. Filamentos gruesos. Están compuestos de moléculasdemiosina. Una molécula de miosinaposee una “cabeza” y una cola larga y de este modo su aspecto recuerda a la de tin palo de golf (fig. 18-20). La región de la cabeza, que en realidad es una doble estructura, y la porción adyacente proximal dela cola, de unos 60 nm de longitud, constituyen lo que se ha llamado rneromiosina pesada(fig.18-20)(delgr. meros, parte). El resto de la región de la cola, esto es, el mango y la mayor parte delpalo o vástago ,que tienen en promedio 90 nm delongitudconstituyen su otraparte llamada rneromiosina ligera. Como se señala en la figura 18-20, unamoléculademiosinamuestraflexibilidadenla
unión de sus porcionespesada y ligera, y también en la región del cuello, permite a la doble cabeza y la regiónproximal de la colamoverse en relación conel resto de la molécula; más adelante señalaremos la importancia de esta flexibilidad. En un filamento grueso las moléculas de mlosina están dispuestas en haces, lado con lado, como se señala en la figura 18-21. La mitad de ellas muestran la cabeza y su cola hacia el otro hacia un extremo del filamento extremo; la otramitad muestradisposición contraria. Estadisposición de lascabezasdemiosina es importante porque explica el hecho de que los dos grupos de filamentosfinos de unasarcómeraseandesplazados en dirección contraria. Todavía más,lasmoléculas de miosinaestándispuestas en formaescalonada,detal maneraque sus cabezasestán a intervalosregulares siguiendo los filamentos gruesos (fig. 18-21), excepto en su zona media (en la región general de la línea M), sitio en el cual no hay cabeza. En consecuencia, la zona media de un filamento grueso consiste por completo en
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las regionesde la cola de las moléculas de miOSlnaCulos dosextremosdelfilayas cabezasseñalanhacia mento (fig. 18-21). En la microscopia electrónica, se observan las cabezas de las moléculas de miosina en filamentos gruesos quehansidollamadospuentes CfUZadOS (fig. 18-22). pues como podemos advertir en forma repetida Pasan entre los filamentos por encima de los "huecos" gruesosydelgadosdurante la contracción. Las cabezas de miosina están dispuestas en forma helicoidal, de tal modo que integran seis hileras longitudinales en el tratamiento (fig. 18-21). Cada hilera de cabezas, Por lo expuesto, está perfectamente alineada con uno de los seis filamentos finos que se observan en el corte transversal, hasta formar un hexágono alrededor de cada filamento grueso(fig. 18-8, segundo de las cuatro micrografias inferiores). En el contexto señalado en líneas anteriores, las cabezas de miosina se relacionan con las moléculas de actina en el filamento fino adyacente durante la contracción.
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LMM
Reacciones intermoleculares en la contracción En primer lugar, describiremos la particlpación de la troponina en los filamentos delgados. Como señalamos, seinterponenunidadesdeuncomplejodetroponina entre las moléculas de tropomlosina a intervalos regulares (cada 40 nm), en los surcos entre los dobles cordones de la actina, como se señala en la figura 18-19. El complejo de troponina y las moléculas de tropomiosina colaboran para formar un dispositivo de cerrojo molecular que durante la relajación impide que las moléculas de actina interactúen con las cabezas de miosina en los filamentosgruesos vecinos. La actina de los filamentos fmos puede ser "destrabada" solamente por los iones de calcio que se liberan del retículo sarcoplásmico al llegar un impulso (despolarización) por los túbulos T. Cuando la fibramuscularno es estimuladaparacontraerse, los iones de calcio rápidamente son expulsados de las miofibrillas para pasar al retículo sarcoplásmico, de tal manera que su concentración no llega a la mínima necesaria para "destrabar" la actina, y de este modo cesa repentinamente el proceso de contracción. El mecanismo por el cual los iones de calcio "destraban" la actina comprende suunióna untipode troponina, Io cualorigina un cambio en la configuración del complejo de troponina y a su vez desplaza las moléculas de tropomiosina, de tal forma que quedan al descubierto los sitios activos en las moléculas de actina que participan en la interacción con las cabezas de miosina como se señala en la figura 18-19 B. Conviene consultar el artículo de Cohen para obtener mayores detalles sobre el complejo de troponina. Paraquehaya contracción, lascabezasdemiosina en los filamentos gruesos deben desplazarse sobre sus Colas y establecer conexiones seriadas, para despues desconectarse de las moléculas de actina, en los filamentos finos y con ello desplazar a estos últimos sobre los gruesos. Si bien hay pruebas de que las cabezas de mlosina cambian su posición durante la contracción, no
Fig. 18-20. Esquema de la forma en queuna molécula de miosina cambia su configuración cuando interactúa con actina. También se señalan las dos subunidades de la molécula de miosina, que son la meromiosina pesada (HMM) y la meromiosina ligera (LMM). La flexión en dos regiones de "bisagra" en la molécula, permite el movimiento de la región de la doble cabeza desde su posición durante la relajación (esquema obscuro) a otra posición (esquema pálido) que permite interactuar con una molécula de actina en :.In filamento fino adyacente. Se ha pensado que la cabeza de mi.lsina oscila hacia un punto y otro entre estas dos posiciones, cvn gran rapidez, e interactúa con las moléculas de actina, una ca '2 vez y, de este modo permite desplazar el filamento con actil ' . La mayor parte de las regiones de la cola de la molécula de m i o h a que corresponden en forma más o menos exacta a lameromiosinaligera,estádentrode un filamento grueso en sentidoparalelo a su eje longitudinal,de tal manera que sostiene la región oscilante de la cabeza.
se sabe la forma exacta en la cual se genera la fuerza contráctil con tal fenómeno. Importancia de ATP. La energía necesaria para activar la contracclón muscular se obtiene de ATP que es la "moneda"energéticade la célula; este compuesto es hidrolizado por la actividad de la ATPasa de las cabezas de miosina, si bien se desconoce la forma en la cual la energíaliberadaporlahidrólisis del ATPse utilizaen la contracclón. Prohahlerv"+n se aplicapara laflexión
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Fig. 18-21. Esquema de la zona media de un filamento grueso de una fibra estriada que ilustra la forma en que sus moléculas de miosina están dispuestas. Las regiones de la doble cabeza de las moléculas están dispuestas en pares, y cada miembro del par, en lados contrarios del filamento. Obsérvese también la disposición espiral de l a s cabezas (cada par queda rotado en posición determinada respecto al siguiente), de lo que resulta que las cabezas terminan por formar seis hileras longitudinales a intervalos de 43 nm, en el filamento. Por la orientación de las y consiste moléculas de miosina, la región desnuda en la parte media del filamento carece de cabezas de miosina, por completo de las regiones de la cola de tas moléculas.
de las moléculasde miosma en sus regiones de "blsagra", detalmaneraque las cabezas de estasubstanclacamblan suposrción y mueven los filamentos f l nos a los cuales están unidos, a lo largo de los gruesos. Los estudlos de Murray y Webster con actlna y mioslna solubles demuestran que las reglones de la cabeza de las moléculas de mloslna muestran una enorme afinldad por la actlna cuando se unen al ATP. Todavía más, esta última substancia es hidrolizada con extrema rapldez tan pronto las cabezas de miosina se unen a las moléculas de actina. El complejo de los tres componentes, esto es, actlna, miosina y ATP, no es estable y por ello se disocia rápidamente en 1) actina y 2) miosina-ATP; este es el fenómeno que puede originar el despegamlento de los puentes cruzados, exactamente en el momento en que se unen a ellos nuevas moléculas de ATP. Por lo expuesto, la unión inicial de las moléculas de ATP todavía no desdobladas, a las cabezas de miosina, puede ser el hecho que desencadene cada ciclo funcional en el cual cabe diferenciar cuatro etapas más. En primer lugar, se desconectaría una cabeza de miosina de una molécula de actina. En siguiente término, la cabeza se desplazaría a su nueva posición en el otroextremo desu arco de movimiento (como se muestra en la fig. 18-20). En este
Fig. 18-22. Micrografíaelectrónica ( X 150 000) departe de una sarcómera de músculo estriado del psoas de conejo, en que se observan los puentes cruzados en los filamentos gruesos. (Por cortesía de H.E. Huxley.)
sitio se uniría a otra moléculade actina un poco más adelante, en el fi!amento fino, y después, por empleo de ¡a energía liberada a partir del ATP, volvería a su posiclón original y con ello desplazaría el filamento fino al cual estuvo unido temporalmente. Se ha calculado que todo el ciclo de operación se podría repetir con un ritmo asombroso de 50 a 100 veces por segundo. Un corolario interesante respecto a la forma quese emplea ATP para la contracción esque después dela muerte, cuando cesa la síntesis de dicho compuesto, desapareceparadisociarla miosinadela actina en los músculos, y de este modo, estas proteínas forman un complejo permanente en la forma de actomiosina. Por tal razón, horas después de la muerte, los filamentos musculares quedan "trabados" en una poslción flja y este estadollamadorigidezcadavérica,persistehasta que los músculos pueden ser estiradospasivamente una vez que ha comenzado la autólisls. Cuandola fibra muscular es estimulada permanece contraída mientras los impulsos sigan llegando a la placa motora terminal. Una vezque cesan los Impulsos o se agota la reserva de energía de la fibra muscular, esta última se relaja. En el prlmer caso, la relajación es producida por la eliminaclón o captaclón de los !ones de calcio por parte del retículo sarcoplásmlco hasta que alcanzan una concentración pequeña en las miofibrillas. La energía para expulsar los iones de calcio de las miofibrillas y hacerlos pasar al retículo sarcoplásmico de nuevo es proporcionada por ATP y en consecuencia, esta última substancia interviene no sólo en la contracción sino en la relajación. La energía para la nueva sintesis de ATP puede obtenerse del desdoblamiento de glucosa, glucógeno y ácldos grasos libres. ElATP también puede ser sintetizado rápidamente de novo durante el ejercicio, por combmación de ADP con grupos fosfato por otro compuesto rico en energía que es la fosfocreatina, la cual a su vez es resintetizada durante la relajación. Este empleo de la fosfocreatina como substancia intermediaria puede compararse con una moneda más de otra denominación en el banco, lista para usarse en momentos de necesidad. La forma eficiente de producir ATP a partir de la glucosa o glucógeno es por fosforilación oxidativa, entanto que también puede liberarse una cantidad mediana de energía en ausencia de oxígeno con la producción de piruva:o y lactato corno mstabolltos; esta última vía es una al-
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Fig. 18-23. Micrografíaelectrónica ( X 22 000) de una célula satélite (zona central) adyacentea una fibra estriada (abajo,a la derecha) y rodeada porla misma láminabasal(BM). Las miofibrillas (A) de lafibra en la zona inferior derecha fueron cortadas en forma transversal a través de la banda A y de este modo, muestran filamentos gruesos y delgados. En el espacio entre la célula satélite y la otra fibra muscular en la zona superior izquierda, puede observarse una porción delgada del citoplasma del fibroblasto (F), un componente del endomisio. Se ha señalado con la letra N el núcleo de la célula satélite. (Por cortesía de E. Schultz.)
Todavía más, los diversos tipos de fibra difierenen lo que toca a l a a í, predom,nante, De este modo, la fosfor,lación oxidativa prevalece más bien en las fibras rojas que poseen mitocondrias abundantes, y la glucólisis anaerbica es más importante en las fibras blancas.
Las células que forman fibras musculares estriadas enel embrión reciben el nombre de mioblastos. Después de proliferación repetida tales Células, que poseen un solo núcleo y no tienen miofibrillas, comienzan a
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fusionarsemutuamente detalmaneraqueforman estructuras cilíndricas alargadas y con muchos núcleos,denominadas rniotubos, los cuales en un momento apropiado terminan por presentar miofibrillas y otros organitos característicos de las fibras musculares estriadas. Casi todas la fibras estriadas se desarrollan antes del nacimiento en los humanos, y prácticamente todas están ya formadas al final del primer año posnatal, lapso durante el cual su número en un músculo dadoaumentapoco. No obstante,enanimales como ratas el número de fibras puede duplicarse en algunos músculos durante el periodo de crecimiento posnatal. Así pues, el número de núcleos en cada fibra también aumenta después del nacimiento. Los núcleos adicionales son derivados de fibras que se fusionan conpequeñas célulasuninucleadasque al parecer, representan mioblastos, sobrantes del desarrollo embrionario. Estas reciben el nombre de células satélites y están por fueradelasfibrasmusculares dentrode la láminabasal(fig. 18-23). Moss y Leblond al estudiar las células satélites, observaron que la timidina tratada con tritio se quedaba incorporada en el núcleoentérminode unahora de haberinyectado la substanciaa las ratas en crecimiento, pero no apreciaron dicha substancia en ese momentoen el núcleodelasfibrasestriadas. Sin embargo, un día después la marca apareció en algunos mionúcleos, así como en las células satélite, lo cual sugirió que los núcleos marcados de células satélite ya formadas; habían quedado incorporados en tales fibras.
Fig. 18-24. Micrografía electrónica ( X 43 000) de parte deuna fibra de músculo estriado de un animal en crecimiento, cercana a un tendón. En el centro haysignos de que algunos filamentos cruzandesde unamiofibrilla a la otra, locual cabría esperar en regiones en que las miofibrillashan alcanzado su diámetromáximo, y de este modo, 5e dividen longitudinalmente para formar otras más. (Por cortesía de T. Harrop.)
Crecimiento del músculo estriado En el periodoposnatal los músculosnecesitan aumentar en longitud y anchura para ir a la par con el crecimiento del esqueleto. Su tamaño definitivo depende del grado de ejercicio hecho y amenudose necesita gran esfuerzo para lograr los resultados deseados. Todo crecimento de músculo estriado después del primer año de vida depende del agrandamiento de la fibras, lo cual ha recibido el nombre de hipertrofia (del gr. hyper = sobrey trophe, nutrición) y no depende del incremento en el número de ellas, esto es, hiperplasia (del gr. plasis, molecular). Describiremos en primer lugar la forma en que las fibras musculares crecen en anchura. Crecimiento en anchura. Los fragmentos de músculos estriados obtenidos en momentos diferentes durante las etapas decrecimientoposnatalmuestran un incremento en el número de miofibrillas, en cada fibra.Conforme crecen las fibras,quedanintegradas moléculas de proteínas para nuevos filamentos, sintetizadas en los ribosomas en el sarcoplasma, en la superficie externa de las miofibrillas existentes, sitio en el cual están en contacto con el sarcoplasma. A medida que las miofibrillas en crecimiento alcanzan su diámetro máximo, al parecer se desdoblan o dividen en sentido longitudinal (fig. 18-24) para crear más miofibrillas. De este modo, las fibras de músculo estriado crecen en anchura al incrementar el númerodemiofibrillas (y otrosorganitos)quecontienen. Crecimiento longitudinal. La fusión con las célulassatélitesalargalasfibrasdelmúsculo estriado.
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Fig. 18-25 Micrografíaelectrónica ( X 25 900) de la unión de un músculo con un tendón en una rata en crecimiento. En el sitioen quelafibramuscular en la derecha se angosta hacia el tendón a la izquierda, el sarcolemaforma pliegues profundos. En esta región los filamentos finos están unidos a la superficiecitoplásmicadelsarcolema, y por fuera del sarcolema lasfibrillasdecolágenapenetran en planoprofundo enlasinvaginaciones y se unen a la lámina baB., Harrop, T.J. sal. (Mackey, and Muir, A.R.: Acta h a t . 7 3 5 8 8 , 1969.)
Todavíamás, lasmiofibrillas de fibrasestriadas aumentan en longitud en la vida posnatal al integrar nuevas sarcómeras ensus extremos, en sitios en los cuales los extremos de las fibras se unen a tejido conectivo denso. Por todo lo expuesto, en los animales en crecimiento las sarcómeras terminales de miofibrillas muestranescasez relativa de filamento (fig. 18-25) y se observan enel sarcoplasma numerosos ribosomas libres lo cual indica que es precisamente en estossitios en que se sintetizanproteínas filamentosas adicionales y se integran filamentos recién sintetizados, en nuevas sarcómeras. Las invaginaciones del sarcolema que aparecen en los sitios en que seunenlas fibras de tejidoconectivoalos extremos de las fibras musculares, al parecer delimitan el diámetro delas nuevassarcómerasque son integradas en los extremos delas fibras (fig. 18-25).
Regeneración Además de aportar un mecanismo para que crezcanlas fibras de músculo estriado las células satélites persisten en toda la vida adulta como una fuente potencial de nuevos mioblastos capaces de fusionarse para formar fibras musculares totalmente nuevas. Por todo lo expuesto las células satélite pueden dividirse para dar origen mioblastos a después del traumatismoa un músculo y en algunos trastornos distróficos en los cuales hay un intento de regeneración de nuevas fibras. Esto, al parecer, constituye el Único mecanismo de regeneración del músculo estriadodemamíferosporque los núcleosde las
fibras musculares no sedividenunavez incorporadosen las fibras del músculo. Sin embargo,cualquierdefectoimportante de un músculocausado por un traumatismo grave, quedarárellenado o reparadoporcicatricesfibrosas depositadas por los fibroblastos.
Conservación Lasfibrasdemúsculoestriadonecesitaninervaciónmotoranosóloparadesencadenar la contracción,sinotambiénpara su funciónybienestar generales. La pérdidadela inervacióneferenteintensificamucho susensibilidad a la acetilcoJina, y puede originar sudegeneración o atrofia. Los experimentos de reinervación cruzada demuestranque cuando en formaartificial seunen nerviosmotoresafibras de músculoblancasque tienen una contracción más rápida, y dichos nervios antes se habían distribuido en fibras rojas (con mayor lentitud de contracción), las fibrasblancas se contraen con mayor lentitud, a semejanza de las rojas. Por lo contrario, las fibras rojas se contraen comolasblancascuandorecibenfibrasmotoras que antes se distribuían en las primeras. Estodemuestra que las características fisiológicas de las fibras musculares también dependen de su inervación eferente. Todo ellohallevadoaafirmar que lasneuronas motorasejercen una influenciatrófica continua en las fibras que inervan. Sin tal influencia, que tal vez no sea más que la secreción de un abasto constante de un factorneurotrófico enlas terminaciones de
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los axonesmotores, las fibrasestriadaspasanpor cambios degenerativos. Algunos investigadores sostenían el criterio de que, cuando menos algunas formasde distrofiamuscular (delgr. dys, malo o difícil), trastornos caracterizados por cambios atróficos en fibras musculares individuales, eran resultado de un aporte inadecuado de factores neurotróficos o una menor reacción a ellos. Sin embargo, estahipótesis es unade las muchaspropuestaspara explicar la distrofia muscular.
INERVACION AFERENTE DE MUSCULOS ESTRIADOS, TENDONES Y ARTICULACIONES STNOVIALES Los músculos estriados, además de poseer inervación motora eferente, también poseen la de tipo aferente,por medio de la cualenvíaninformación sobre su grado decontracción al sistemanervioso central; estos datos son integrados en dicho sistema junto con impulsos aferentes provenientes de tendones, ligamentos y cápsulas articulares, y de este modo el sujeto tiene conciencia o se percata de la posición y ritmo de movimiento de las diversaspartes de su cuerpo, lo cual le permitiráindicar la posición de su organismo y sus miembros, incluso si no los ve, toca o escucha. Los receptores sensitivos que envían tales impulsos aferente reciben el nombre de husos musculares,órganostendinosos y receptores articulares. Describiremos cada uno de ellos en seguida.
Husos neuromusculares Son los receptores que registran los cambios Iongitudinales de los músculos. Participan en diversos mecanismos del control y el más sencillo de ellos es el reflejo de estiramiento, porque son respuestas al estiramientomuscular. Un ejemploconocido es el reflejorotuliano, desencadenado al percutir el tendón rotuliano de tal forma que se ponga a tensión o estire el músculocuadríceps crural. La contracción refleja de este músculo hace inmediatamente que el pie del mismo lado se proyecte hacia adelante (fig. 17-5). Sin embargo,antesde explicar la formaen que los husos musculares participan en este tipo de reflejo,debemosdescribir su estructuraeinervación. Estructura de los husos musculares. Un huso muscular, como su nombre lo indica, es una estructura más ancha en su zona media y afilada en sus
puntas,de 3 a 5 mm de longitud y 0.2 mm de ancho, como podemos observar en las figuras 18-26 y 18-278, y está rodeado casi por completo por una cúpsula extensibledetejidoconectivo (C en la fig. 18-27). Los husos se encuentran en sentido longitudinal en losmúsculos,yestán incorporados en tal forma, que son estirados cuando se distiende el músculo en su totalidad. Están diseminados en todo el músculo y abundan más en aquellos que requieren control fino. Cada huso contiene dos o doce fibras musculares que son más angostas y diferentes de las fibras estriadas comunes, y por esta razón, han recibido el nombre de fibras intrahusales para diferenciarlas de las extrakusales, porfuera del huso. Las primeras están bañadas por líquido tisular que ocupa la zona media más ancha del hueso (figs. 18-26 y 18-278 señalado con la letra S). Existen dos tipos de fibras intrahusales microscópicamente diferentes. Las mayores, por razones que advertiremosinmediatamente,hansidodenominadasfibrasde bolsa nuclear, y por lo regularhay una a cuatro de ellas en un huso. Las fibras catetrarim nucleares de menor tamaño son más numerosas; incluso hay diez de ellas en un huso. Las fibras de bolsa nuclear son más anchas y largas que las fibras catenariasnucleares(fig. 18-26 y 18-27; compárese nb con nc en la fig. 18-278). Reciben el nombre de fibras de bolsa nuclear porque sus zonas medias se expanden en las regiones no contráctiles y contienen tantos núcleos íntimamentedispuestosque se asemejan a "bolsas" o cúmulos de núcleos. Las fibras de este tipo pueden alcanzar longitud suficiente para sobresalir más allá de los extremos de la cápsula (fig.18-26). Las fibras catenarias nucleares sonmásangostas y cortas; no poseen expansiones en su zona media, su núcleo está dispuesto en una sola fila y se asemeja a una cadena (figs. 18-26 y 18-278 con las letras nc). Para los lectoresquedeseanmayoresdetalles describiremos la inervaciónaferente y eferentede las fibras intrahusales. lnervación aferente de las fibras de saco nuclear.Cadafibradesaconuclearrecibeunarama terminal de otra gran fibra mielínica sensitiva (aferente primaria en la fig. 18-26). Como puede observarse en la figura 18-27A,la terminación aferente de esta fibra del grupo IA descrlbeuna esplral alrededor de la bolsa nuclear, y este modo recibe a veces el nombre de terminación anulospiral; sinembargo en el hombre no tiene una forma tan esprral como en otros vertebrados, y por esta razón, es más frecuente llamarla terminación primaria.
TEllDO MUSCULAR Fig. 18-26. Esquema de un huso muscular en que se adviertela inervacióndelasfibrasdebolsas y catenarias nucleares, en los músculosdel gato. Existeninclusodoce fibras intrahusales (incluso diez de ellas son deltipocatenarionuclear). Sólo dos fibras de bolsa nuse cleary unacatenarianuclear señalan en la figura, con fines declaridad. Las fibrasaferentes quesedistribuyenen el huso se clasificandeeste modo: aferentes primariasgrupo IA; aferentesselntrahusales el cundarias,Eferentes grupo 11. Consúltese textoparamayores detalles. La inervaciónbetase ha omitido, y el diámetro del huso se amplió para señalar con mayor claridad los detalles.
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lnervación aferente de las fibras catenarias nucleade bolsanuclear,las res. A diferencia delasfibras fibras catenarias nucleares reciben inervación aferente de dos fuentes. En primerlugar,ramas de lamisma gran fibrs sensitiva (aferente primaria en lafig.18-26) que termina en lasterminaciones primarias en las fibras de bolsa nuclear, forman terminaciones primarias similares en las regiones centrales de las fibras catenarias nucleares. En segundolugar,lasramasdefibras aferentes de menor calibre e independientes (aferente secundaria en la fig. 18-26. I I en fig. 18-27) acaban en
terminacicnes secundarias (en ramo de flores) en cada lado de la terminación primaria. De estemodo, las fibras catenariasnuclearesrecibenterminaciones aferentes primarias y secundarias. La terminación primaria responde a la intensidad y rapidez de estiramiento de un músculo, en tanto que la. sólo al grado de estiramiento. secundariareacciona Las formas por las cuales los impulsos de los dos tipos de terminaciones aferentes participan en reflejos distintos, son complejas. Las terminaciones aferentes de estiramiento; por ejemplo, por percusión del tendón rotu-
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TEJlDOS DEL CUERPO Fig. 18-27. Microfotografías de la estructura e inervación del huso muscular deun gato. (A) Parte de un huso obtenido delmúsculo sóleo (teñido con cloruro de oro), en que se advierten las terminaciones primarias anulospirales aferentes a la derecha, y las secundarias(en ramillete de flores) a la izquierda. Las terminacionesprimariasrecibenramas deuna fibraaferente del grupo IA (parte superior derecha), ylas secundarias reciben parte de una fibra eferente del grupo I1 (parte superiorcentro). Las fibras intrahusales de la parte superior e inferior (nb) son del tipo de bolsanuclear: pueden observarse núcleos dispuestos íntipor detrás de la mamente (n) terminaciónprimaria en lafibra en bolsanuclear,superior.Entre lasdosfibras del tipo anterior están cuatro fibras más pequeñas de tipo catenario nuclear. (B) El corte transversal del músculo aductor largo de los dedos (teñido con hematoxilina y eosina) muestra un huso muscular seccionado a travk A semejanza de su zonamedia. del huso antes señalado, éste contiene dosgrandes fibras debolsa nuclear (nb) y cuatro fibras menores de tipo catenario nuclear (nc). Obsérvese el diámetromenor de lasfibrasintrahusales, encomparación con las extrahusales (ef). Se observa tambiénlacápsula de tejido conectivo (C) del huso muscular con su espaciocentrallleno delíquido (S). (Boyd, I. A,: Philos, Trans. R. Soc. Lond. (!io]. Sci), 245:81, 1962.)
liano, desencadenan Impulsos que vlajan por flbras aferentes hasta la médula espinal (como se muestra en la flg. 17-5), en tanto que las neuronas aferentes establecen slnapsis con grandes motoneuronas cy que se dlstribuyen a diversas fibras extrahusales corrientes en el músculo en cuestión. Las neuronas motoras. desde ese momento, desencadenan la coritracclónde las fibras extrahusales que invervan, de tal modo que se completa el reflejo de estiramiento. La estlmulaclón de las termlnacionesaferentescesacuando la tensión en las fibras intrahusales es relajada, por contracclón de las fibras extrahusates con las cuales estan en paralelo.
Las neuronasaferentesestablecen slnapsls en la médula espinal no sólo con las eferentes del mismo segmento, sino tamblén con neuronas Intersegmentarias que conducen Impulsos a partes del cerebro relacionadascon la coordinaclón muscular. lnervación eferente de fibras intrahusales. Las fibras intrahusales, a semejanza de las extrahusales, también poseeninervacióneferente. Sin embargo, la finalidad de esta última no es aportar potencla contráctl! para el músculocomountodo, sino hacer que las flbras intrahusales se contraigan y con ello aumenten su respuesta, a cualquier longltud muscular dada. Las fibras
Fig. 18-28. Esquema deunórganotendinoso con su cápsula d tejido conectivo seccionada, abierta, y desplazada hacia los lados,paramostrar su inervación. L a gran fibraaferente mielínica (grupo IB) que se distribuye en el órgano, termina en muchas ramas amielínicas que se ramifican entre los haces de colágena del tendón. Estos haces son más angostos y dispuestos en forma menos intima en la región del órgano tendinoso, que en otros sitios del tendón.
Fibra afei,enle IB
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motoras flnas (eferentes Y dmárnms y estáticas en la fig. 18-26) provenientes de las motoneuronas Y se dlstrlbuyen en los extremos contráctlles de las flbras mtrahusales. En los husos de músculo de gato estudiados por el grupo de Boyd, las fibras de "bolsa nuclear" pueden recibirfibras Y dinámicas o estáticas. De estemodo hay dos tiposfuncionalmentediferentes de fibras de "bolsa nuclear". A pesar de lo expuesto las fibras catenarias nucleares recibenfibras y estáticas.Como se señala en la figura 18-26 las fibras Y terminan en terminaciones múltiples en grappe o en racimo o en terminacionesmás extensas "en surco" en las porciones contráctiles de las fibras intrahusales. Los impulsos eferentes de las motoneuronas Y desencadenan la contracción en dichas regiones, de modo que restiran más las terminaciones- aferentes, y ello aumenta su respuesta antecualquier longitud musculardada.Parte de las fibras de bolsa nuclear también reciben fibras eferentes 0 (que no se muestran en la fig. 18-26).
Así pues, el grado y rapidez deestiramiento de los músculos son controlados automáticamente por husos musculares queenvíanal sistema nervioso central cualquierseñal dediferenciastemporales entre la longitud de las fibras intrahusales y la del
mGscu!o en su totalidad. Las señales de alineación defectuosasmoderan la contraccicin en lasfibras extrahusales de los músculos excitados, lo cual constituye un mecanismo de servocontrol que se ha comparado con el volantede vehículos de motor, operado por potencia o fuerza, en el cual cualquier falta de alineación entre dicha estructura y las posiciones delasruedas se mide yaplicagirando las ruedas en la dirección deseada. Los husos musculares junto con las otras terminaciones aferentes sensibles a l a tensibn de los tendones y la posicibn y movimientodelasarticulaciones,comprenden un grupode receptores llamado proprioceprores (del lat. proprius, propio; capio, tomar)queparticipan en el control del movimiento y la postura. En siguiente lugar consideraremos en forma suscinta los otros tipos de proprioceptores.
Organos tendinosos Estos órganos,denominados cirgurzos tendinosos deGolgi u drganosneurotendinosos estánen la
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TEIlDOS DEL CUERPO Fig. 18-29. Microfotografía de poca amplificación de músculo cardiaco de cordero. Obsérvese la forma en quese ramifican las fibras y se anastomosanmutuamente. Los espacios amanerade hendiduras,de color claro,entre dichasfibrasestánocupados por endomisio, por el cualviajan los capilares sanguíneos y linfáticos.
uniónde los músculosconsustendones, y enlas aponeurosis(en las cuales ejercen su acción tensil los músculos). Son estructurasencapsuladascuyo tamaño es igual al de los husos musculares. Como se muestra en la figura 18-28, la gran fibra aferente mielínica que se distribuye en un órgano tendinoso poseefinas ramas amielínicas situadasdentro del órgano tendinoso entre los haces de colágena del tendón. A diferencia de los husos musculares, estos órganos carecen de inervación eferente. Las terminacioneseferentesprobablementesonestimuladas al quedarcomprimidasentre los hacesdecolágena cuando el tendón está a tensión, dado que estos reaccionan a la tensión en los músculos con los cuales están en serie.
res y los órganos tendinosos intervienen de manera importanteen la cinestesia, esto es, la percepción consciente de la posición y movimiento de las diversas partes del cuerpo. Pudiera ser interesante para el estudiante de medicina saber que la sensación cinestésica en la articulación de la cadera, por ejemplo, no se pierde después de la reposición quirúrgica total de dicha articulación, y prácticamente sigue sin trastornos incluso si se coloca una prótesis esférica con su receptáculo de plástico. La mayor parte de los receptores articulares quedarían totalmente incapacitados o eliminadosporacción de los métodos quirúrgicos que se utilizaron, y por esta razón, podemos apreciar fácilmente la importancia de los husos musculares y lor órganos tendinosos para conservar la percepción de la posición de un miembro.
Receptores articulares El cuerpo humano cuenta con varios tipos de receptores sensitivos en sus articulaciones. Por ejemplo, los ligamentos articulares interno y externo poseenreceptoresqueseasemejannotablementea los órganos tendinosos. La cápsula de tejido conectivo de las articulaciones también contiene numerosas terminaciones nerviosas libres y corpúsculos de tipo Ruffini y Pacini (descritos en el cap. 20, pág. 720). Los corpúsculos de Pacini o mecanorreceptores, que están en las articulaciones sinoviales, están dispuestos en sitios que quedan comprimidos por el movimiento articular. Junto con los husos muscula-
MUSCULO CARDIAC0 Antesdedescubrirse el microscopioelectrónico, se pensaba que el músculo cardiaco estaba constituidoporuna redramificadadefibras sin terminaciones, de modo que constituía una red multinuclear continuadecitoplasma,que recibía el nombrede sincitio (del gr. sin, junto). En la figura 18-29 se señala la imagen obtenida con microscopio fotónico de la cual se derivó tal impresión errónea, imagen en que podemos apreciar que las estructuras llamadas fibras en el músculocardiaco se ramifican y
TEllDO MUSCULAR
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anastomosan extensamente, de tal forma que dejan entre sí finas hendiduras. Sin embargo, en los estudios con microscopio electrónico se apreció que las fibras del músculo cardiaco estaban compuestas de células individuales que se unían en forma terminoterminal, esto es, extremo con extremo, por medio de uniones celulares. Los espacios a manera de hendidura entre las fibras anastomóticas contienen endomisio, que lleva capilares y linfáticos hasta un punto muy cercano a las fibras musculares.
Estructura observada con el microscopio fotónico Con el microscopio fotónico se descubrió que las fibras de músculo cardiaco tenían estrías transversales semejantes a las descritas en el músculo estriado, yademás,quelaszonasestriadas lo estabanmás por otras bandas únicas de color obscuro (seiialadas conflechas en la fig.18-30),másanchasquelas líneas Z , y que fueron llamadas discos intercalados. Si bien en ocasiones seguían un trayecto recto a través de la fibra (como se observa en la derecha en la fig. 18-30), por lo regular la cruzaban en una forma escalonada (como en la izquierda en la fig. 18-30 y en la fig. 18-31, cuadrito). Como se explicará en el momentooportuno, la microscopiaelectrónica reveló que los discos intercalados representaban límites entre las células individuales en el músculo cardiaco, y pudo advertirse que este músculo no era un sincitio,sinoque,a semejanzade los otrosdos tipos, consistía de células aisladas, pero con la diferencia de que las células del músculo cardiaco estabanunidasextremoconextremoporunionesque formaban una red celular. De este modo el término fibra, cuando se empleaparacalificar el músculo cardiaco, denota no una sola célula, sino lo que, a la luz de nuestros conocimientos representa una cadena de células unidas extremo con extremo. Si bien las células individuales de músculo cardiaco son demasiado gruesas y cortas como para considerarlas filiformes, varias de ellas en sus uniones términoterminalescumpliríancon el criterio de definiciónde fibra. Sin embargo, puesto que lascélulasvecinas están unidas en forma irregular como se muestra en la figura 18-30, las fibras de músculo cardiaco al parecer se anastornosan repetidamente entre sí. Las células individuales en las fibras de músculo cardiaco por lo regular poseen un solo núcleo, aunque en ocasiones tienen dos. El núcleo es unpoco mayor y más pálido que el de las fibras estriadas, y por lo regular está hacia la zona media de la fibra (fig.18-32), lo cualpermitediferenciar el músculo
Fig. 18-30. Microfotografíade un corte longitudinal de una fibrademúsculo cardiaco(teñidaconácidostánico y fosfomolíbdico y amido negro para demostrar las estrías transversales). Los límites de lascélulastienenla forma de discos intercalados(indicadas por flechas); pueden cruzar toda la fibra, como se observa a la derecha, o hacerloen f o m escalonada, como se apreciaa la izquierda. Obsérvese la ramificaciónde la fibra. (Por cortesía de Y. Clermont.)
cardiaco, del estriado, así como el hecho que las fibras del primer tipo poseen una imagen de ramificaciones y anastomosis mutuas. El músculo cardiaco es estriado, pero su contracciónrítmica no está bajo el control voluntario, de talmodoque se le haclasificado como inuolut~tavio; se contraerá en formaespontánea sinmediar impulso nervioso de tipo alguno, pero sólo a menos de la mitad de su índice normal de contracción. El latido cardiaco es regulado en una zona especial del corazónllamada marcapaso, compuestadecélulas especializadas que son inervadas por fibras del sistemanerviosoautónomo. Desde el marcapaso,las fibrascomunes del corazón y un sistema de fibras muscularesdispuestasmás bien paraconducción que paracontracción,funcionan en conjuntopara conducir impulsor a todo el corazón, de tal forma que las auriculas y los ventrículos (un poco después), laten en forma sincrónica (como se describirá en el cap. 19, al exponer lo referente al corazón como un órgano).
Estructura fina de cardiaco
las fibras del músculo
En muchos aspectos importantes la estructura fina del músculo cardiaco se asemeja a la del estriado o esquelético. Las fibras del músculocardiacoestán compuestas en gran parte por miofibrillas, entre las cuales haysarcoplasmaquecontienemuchísimas mitocondrias. A pesar de lo dicho, como podemos
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TEIIDOS DEL CUERPO Fig. 18-31. Micrografía electrónica ( X 5 100) de un disco intercalado enel músculodel ventriculo cardiaco de un perro. Obsérve1 seque el disco cruza la fibra, de manera escalonada. Cada porción transversa (tp) del discoque está a nivel de la línea 2 , se caracteriza ' por uniones expandidas del tipo I desmosoma junto con otras pequeñas y dispersasde tipo hendidura. Las porciones longitudinales (Ip) de! discocontienen extensas uniones de hendidura. (Cuadrito (X superior.) Microfotografía 1 000) de un discointercaladosimilar, del mismo origen. Obsérvese el curso escalonado que sigue el (Por discoa través delafibra. cortesía de A. Spiro.) '
j
Fig. 18-32. Microfotografía de fibras del músculo cardiaco, en corte transversal. Los núcleos asumen una posición más o menos central en las fibras, y se observan con claridad miofibrillas, porque el sarcoplasmaentre ellas capta muy poco e! colorante.
observar en la figura 18-33 y en la 18-34, las miofibrillas de músculo cardiaco (con la letra men la fig.18-34) seanastomosan libremente paraformar una trama continua, en vez de estructuras cilíndricas independientes, semejantes a las del músculo estriado. Todavía más, como se aprecia en lafigura 18-31, sus estrías cruzadas no siempre estánen sincroníaexacta entre sí, a través de lafibra. Las mitocondrias son abundantes,como puede observarse en figuras 18-31, 18-33 y 18-34, lo cual refleja las necesidades extraordinariasde energía que tieneel músculo cardiaco. Enel sarcoplasma entre las mitocondrias o enellassuele haber gránulos de glucógeno. Además, también aparecen mitocondrias y glucógeno en los sáculos de Golgi, y gotitas del lípido en el sarcoplasma en los polos del núcleo (fig. 18-33). En las auriculas, pero no en los ventrículos, el sarcoplasma en los extremos del núcleo también contienegránulossecretorios (de 300 a 400 nm de diámetro) que seoriginan en los saquitos de Golgi (fig.18-33). La importancia funcional de estos gránulos no ha sido definida,perohay algunos datos de que pudieran contener catecolaminas. Los depósitos del pigmento lipocrómico lipofuscina también
TEJIDO MUSCULAR
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Fig. 18-33. Micrografíaelectrónica ( X 10 300) deunacélulade músculocardiaco dela auricula deun hamster. El núcleo central (N) estálimitadohacia los lados por miofibrillasque muestran notable cercanía en sus sarcómeras, ante el hecho que constituyen músculo cardiaco. A la derecha del núcleo está una región de sarcoplasma que contiene mitocondrias (M),aparato de Golgi (G) y granúlosauricularesobscuros (ag). (Por cortesía de M. Cantin.)
son comunes en los polos del núcleo, en particular en individuos ancianos.
Estructura fina de los discos intercalados Cuandose los estudiaroncon el microscopio electrónico,se observóqueeran sitios donde las membranas situadas en los extremos de células vecinasdemúsculocardiaco se interdigitaban en gran medida y estabanunidasporuntipocomplejo de unión. En los discos intercalados que cruzan las fibras en forma escalonada, o prolongaciones relativamentegrandesen el extremo de unacélula,se adaptaban depresiones de igual magnitud en la célula vecina (como se muestra en la izquierda de la fig. 18-35A). Además, con todos los discos intercalados aparecían prolongaciones de menor tamaño similares a papilas (con sus correspondientes depresiones en las cuales encajaban), cruzasen la fibra en forma escalonada o no; estasprolongaciones o proyecciones demenortamaño se muestranen l a figura 18-35B. Las interdigitaciones grandes y pequeñas tal vez sonnecesarias para lograr la adherenciasatisfactoriaentre los extremosdelascélulasvecinas (pues por lo demás, las contracciones repetidas al final separarían las células). Para mejorar dicha adherencia las membranas en el extremodelas células vecinas están unidas por un tipo especial de complejo de unión que describiremos. Como podemos apreciar de las figuras 18-31 y 1835, los discos intercaladosquesiguen un trayecto
escalonadoatravésdeunafibracomprenden porciones transversas (las cuales cruzan la fibra en ángulo recto a su eje longitudinal, a nivel de las líneas Z ) y porciones fongitudinales (que siguen un curso paralelo al eje longitudinal de la fibra). Se han observadodos tipos deuniones celulares en la porciones transversas de los discos intercalados que hemos mencionado. En primer lugar existen abundantes unionescelularesdel tipo fascia adherens, y éstas poseenlascaracterísticas de los desmosomasensanchados. Este tipo deunión se relaciona con la presencia de material denso en la cara interna de la membranacelular,que según los expertos,permite la fijación de los filamentos finos y al mismo tiempo, es un sitio de adherencia particularmente fuerte queimpide la separaciónde células adyacentes cuando se contraen. En segundolugar,existenpequeñas uniones de hendidura diseminadas que según se piensa, permiten la conducción rápida de impulsos para contracción, de una célula a la siguiente. Sin embargo en las porciones longitudinales de los discos intercalados "escalonados" se observan unionesdehendiduramayores(fig. 18-36), y se piensa queintervienenenforma importantepara conducir impulsos a través del músculo cardiaco ordinario. A diferencia de los desmosomas o unión de tipo adherente, las uniones de hendiduranoestán unidas a ningún filamento. De este modo, la estructura fina del disco intercalado indica que tiene una función mecánica para unir las células del músculo cardiacoytransmitirsuestiramiento,yaúnasí, permitir la comunicación eléctrica deuna célula a
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TEIIDOS DEL CUERPO
Fig. 18-34. Micrografíaelectrónica(pocaamplificación)de un cortetransversal de músculopapilar del ventriculo de gato, en que se observan fibras en corte transversal. Las miofibrillas (m) poseen contornos irregulares en el corte señalado, por las anastomosis entre ellas. Sus filamentos apenas son visibles en la forma de puntos que están dispuestos con gran cercanía. Obsérvese la abundancia de mitocondrias entre las miofibrillas, el núcleo central (n) en la fibra de la izquierda y la lámina basal (b) que rodea las fibras. Enel endomisio en el centro está un capilarsanguíneo (C). (Bloom, W., y Fawcett, D.W.: Textbook of Histology,Philadelphia, W.B. Saunders, 1975.)
otra al realizar el intercambio directo de iones a través de las uniones de hendidura.
Retículo sarcoplásmico y túbulos T El retículo sarcoplásmico está menos desarrollado en lascélulascardiacas queen las del músculo estriado, y carece de grandescisternasterminales. Tiene un sistema irregular de angostas cisternas tubulares (Sr en la fig. 18-37)que, al igual que el músculo estriado, rodean cada miofibrilla (véase la figura 18-37). En lascélulasdemúsculoestriado demamífero los túbulos T penetran a nivel de la línea Z, de tal modo que (como ocurre en el músculo estriado de
anfibio) el número de niveles en los cuales los túbulos T penetran corresponde al número de sarcómeras en unamiofibrilla. Los túbulosTtienenuna anchura dos veces mayor que la de las fibras estriadas y también difieren en que están recubiertas por una lámina basal que se continúa con la lámina basal por fuera del sarcolema. No sonevidentes las tríadas,porque las cisternasderetículosarcoplásmico que hacen contacto con los túbulos T de células musculares cardiacas son pequeñas y no forman anilloscontinuosalrededordelasmiofibrillas. Se piensa que lds túbulos T de músculo cardiac0 conducen impulsos para contracción al interior de la célula (como se describe en l a pág. 606), de tal modo que facilitan la estimulación de la contracción en las miofibrillas.
TEIID0 MUSCULAR
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A
Porclonlongltudmal de un disco Intercalado (unlón de hendidura)
B
Porclón transversal deldlscointercalado (unlón de ttpo desrnosorna)
Fig. 18-35. A) Esquema de una célula componente de una fibra de músculo cardiaco. La célula muestra interdigitaciones con otra a su izquierda, de tal forma que el disco intercalado entre las dos cruza la fibra de modo escalonado. B) Esquema del área indicada en la parte superior en el cuadrito, tal como se observaría con el microscopio electrónico. Las porciones transversas de los discos intercalados consisten predominantemente en uniones expandidas de tipo desmosoma, pero también incluyen unas cuantas uniones longitudinales de los discos de hendidura. Las porciones muestran uniones extensas de hendiduras. Obsérvese que las porcionestransversales de los discos estánsituadasa nivel de las líneas Z, y que los filamentos finos de las bandas I se insertan en una red filamentosa que es característica de las uniones de tipo desmosoma.
Crecimiento y capacidad regenerativa del músculo cardiaco
El músculo cardiaco reacciona a las mayores demandas que se le imponen al incrementar el tamaño de sus fibras existentes, esto es, por hipertrofia compensatoria. Suele pensarse que las células de este tipono tienen capacidadpara dividirse,estoes, mostrar mitosis en la vida posnatal. Todavía más, carecen de las células satélite encargadas de la regeneración en el músculo estriado. A pesar de lo expuesto, hay algunas publicaciones de que el corazón deanimales sometido a traumatismo experimental
Fig. 18-36. Micrografía electrónica ( X 200 OOO) de una unión de hendidura (entre las flechas) en un disco intercalado, entre células de músculo cardiaco del ratón. (Por cortesía de N. McNutt.)
(Polezhaev)seformanunascuantas células cardiacas poco diferenciadas; sin embargo, este nuevo tejido muscular potencial, es substituido rápidamente por cicatrices del tejido conectivo. Por la dificultad manifiesta para estudiar la regeneración en el músculo cardiaco del humano se desconoce si ocurriría en nuestra especie un intento similar, aunque ineficaz, de regeneración. En la autopsia en regiones en que hubo lesión delmúsculocardiaco, todoloquese encuentra es tejido cicatriza1 fibrótico.
MUSCULO LISO En el músculo liso, el término fibra se emplea en fQrma muy semejante a como se hace con el músculo estriado; para denotar una sola célula. Sin embargo,cadafibrade músculo liso posee un solo núcleo, y tal como ocurre en músculo cardíaco, está situada cerca del centro de la célula. Como lo denota su nombre, una célula de músculo liso carece de estrías cruzadas.
Disposición y características de las fibras delmúsculo liso Según se ha señalado, la mayor parte del músculo liso del organismo está en la paredde vísceras huecas y vasos sanguíneos. Suele estar dispuesta en dos capas en la pared de las vísceras, y en casi todos los sitios la capa interna está dispuesta en forma circular,y la externa en sentidolongitudinal,pero convienesaberque existen excepciones a tal regla general en algunasvísceras. Las fibras de músculo liso estándispuestas en forma espiral en partes de
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TEJIDOS DEL CLIERI’O
Fig. 18-37. Micrografía electrónica iX 47 000) de una parte de una fibra de músculo cardiac0 (músculo papilar del ventriculo de gato), en que se observa al retículo sarcoplásmico que rodea a una miofibrilla. En este corte longitudinal se ha seccionado parte del retículo en forma tangencia], y por esta razón, se observa la imagen enun corte casi secante. Los túbulos angostos del retículo (Sr) están entre la miofibrilla y se extienden a través de la mitad infierior de la micrografía y la hilera de mitocondrias (entre miofibrillas), que se extienden a través de la punta superior. Enel ~núsculo cardiaco el reticulo sarcoplásmico consiste en una disposición irregular de túbulos angostos. Carece de distribución especial a nivel de las bandas A o las líneas Z,y no posee las grandes cisternas terminales que tienen las fibras de músculo estriado. (Fawcett, D. W., y McNutt, N. S.: J. Cell Biol., 42:1, 1969.)
lasvíasgastrointestinal y respiratoria y enarterias, sitios en las que el ángulo que hace la espiral con el eje longitudinal del vaso aumenta con la dis-
tancia en el árbol arterial. De este modo, a pesar de estar en direcci6n oblicua en la pared de las grandes arterias, las célulasdemúsculo liso adquieren menor oblicuidad en las más finas, para formar al final una verdadera capa circular en las arteriolas de menor calibre. Las capas de músculo liso suelen subdividirse en haces de fibras, cada uno recubierto por tejido conectivo,por el cualviajancapilares y fibrasnerviosas (fig. 18-38). Dichos haces muestran anastomosis mutuas. El extremodelasfibrasmuscularesen un hazmuestrainterdigitaciones con los otros haces, de tal modo que se forma un grupo fuertemente entrelazado de fibras que actúa como una sola unidad, en forma general. El músculo liso que, a semejanza del músculo cardiaco es inervado por el sistemanerviosoautónomo, y de este modo es involuntario, puede permanecer en estado de contracción parcial, esto es, conservar su tono durantelargotiempo,factorque tiene enorme importancia para regular el calibre de lasestructurastubulares.Porejemplo,cuandoaumenta el tono de la capacircular de músculoliso, aminora el diámetro interior. Sin embargo, el tono’ excesivo puedetenerrepercusionespatológicas. En Fig. 18-38. Microfotografía de una parte de la pared del intesel asma, por ejemplo, la hipertonía del músculo liso tino delgado de perro, en que aparecen haces de fibras de múscude la pared de algunos tubos que conducen aire halo liso seccionado longitudinalmente. Cada haz está recubierto de cia adentro y fuera del pulmón se angostade tal tejido conectivo laxo (centro y mitad superior derecha) que lleva modo que por su interior apenas si puede viajar el consigo capilares y fibras nerviosas.
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aire hacia el exterior. De nuevo el mayor tono enel músculoliso auricular de las paredesde arteriolas puede restringir de tal forma la salida de sangre desde las arterias, que ésta se regresa hasta aumentar la presión arterial. Las fibras de músculo lisoenlasparedesde los vasossanguíneos, además de conservar el tono, tienen granimportanciaporqueproducenelastina cuyasignificaciónsecomentará enel capítulo 19. En lasparedesdelas víasgastrointestinales, y en menor grado en los oviductos (trompas de Falopio) y uréteres, las fibras de músculo liso muestran contracciones rítmicas y originan ondas peristhfticas que los recorrene impulsansu contenido enuno y otro sentido. La contracción delmúsculo liso suele ser lenta en comparaciónconla del estriado,pero las fibras delmúsculo liso del esfínter de la pupila (fibrascirculares del iris que contraenlapupila) muestran una contracción relativamente rápida.
Estructura que se observa en el microscopio fotónico Tal como se advierte en la figura 18-38, las fibras de músculo liso tienen una forma alargada y ahusada. Su tamaño varía notablemente con el sitio. Las más pequeñas tienen unos 30 pm de largo y están en la paredde losfinosvasossanguíneos. Las de mayor tamaño tienen 0.5 mmdelargo y estánen la pareddel útero durante el embarazo. Sin embargo, la mayor parte de ellas tienen unos 0.2 mm de largo y hasta 8 pmde ancho. El núcleo, que se encuentra en la zona más ancha dela fibra(por 10 regularhacia la partemedia), puede plegarse pasivamente cuando se contrae la fibra (véase la fig. 18-39). En los cortes corrientes teñidos con hematoxilina y eosina el citoplasma tiene aspecto uniforme, pero con mejores métodos seha podido advertir la existencia de finas "placas" obscuras (marcadasdb enlafigura 18-40), a lo largode la membranacelular y dentro del citoplasma. Tales placa mástarde fueronllamadas corpSsculos densos, por el aspecto queteníanenelestudio con microscopio electrónico, y por esta razón, comentaremos someramente su importancia. En estado de relajación las fibras de músculo liso tienen forma dehuso y contorno liso, pero cuando son sometidas a contracción asumen una forma más elipsoidal, y la membranacelular y el citoplasma sobresalenenexpansionesamanera de burbujas (fig. 18-41C). Seexplicará de lo anteriorcuando describamosla forma enquese contraen las fibras señaladas.
Fig. 18-39. Microfotografía de gran amplificación de fibras contraídas parcialmente del músculo liso. Adviértase la forma en al contraerselas que los núcleos se plieganprogresivamente fibras.
Los espacios intercelulares entre fibras de músculo liso son ocupados por la lámina basal que rodea cada fibra,porcolágena, elastina y un componente amorfo. Todos los materiales señalados y sus precursores al parecer son sintetizados por las propias células musculares. La colágena en el espacio intercelular se fusionacon laqueproducen los fibroblastos en el tejido conectivo que rodea los haces de fibras, y de este modo, participa enun reforzamiento de la acción tensildelas fibrasmusculares. Al estudiantelees difícildiferenciarentre el aspecto de una capa de músculo liso y el del tejido conectivo enel cual- estánlosnúcleos de fibrocitos entre fibras paralelas de colágena y soncomprimidos por estas últimas. En los cortes teñidos con hematoxilina y eosina el estudiante tiene que depender en su capacidad de diferenciar los núcleos de células de músculo liso, delasde los fibroblastos. A veces
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TEJIDOS DEL CUERPO Fig. 18-40 Microfotografía ( X 1 200) de una parte de un corte transversal dela pared del intestino grueso del ratón, en que apareliso en los ce una capa circular de músculo dos tercios superiores de la imagen, y una capalongitudinal en el tercioinferior. Este corte teñido con hematoxilina férrica muestra corpúsculos obscuros (db) en elcitoplasma de las fibras de músculo liso. Los corpúsculos obscuros tienen la forma de pequeños cilindros cuando fueron seccionados en sentido longitudinal (en la capa circular) y en forma de puntos en el corte transversal (en la capa longitudinal que está en la zona inferior). Las formasirregularesdelosnúcleos (n) se deben a la contracción parcial de las fibras. (Por cortesía de J. Michaels.)
es conveniente usar otros métodos de tinción para hacermásnítidataldiferenciación,ylosmásusados son las coloraciones de Mallory y Van Gieson, entre otros. Tambiéndebemosmencionarotrosdostiposde células semejantes a las del músculo liso. En primer lugar hay algunas células alrededor de los alveolos secretorio5 de glándulas exocrinas, como la mama, y glándulas sudoríparas lagrimalesysalivales(fig. 7-25), que poseenfilamentosimportantesensus prolongaciones. En la mama tales células se contraen en respuesta a la hormona oxitocina (pág. 982), en forma muy semejante a como lo hacen las fibras de músculo liso en las paredes del útero. Sin embargo, dado que estas células derivan del ectoderm0 en vez del mesoderno,hanrecibido el nombre de células rnioepiteliales. En segundo lugar, Clermont ha descrito en el testículo células aplanadas y contráctiles llamadas rnioides en las paredesde los túbulos seminíferos.
Estructura fina de las fibras de músculo liso Con el microscopioelectrónico ha sidoposible observar en el citoplasma de las fibras de músculo liso, mitocondrias, ribosomas, glucógeno y saquitos de Golgi, junto con una cantidad pequeña de retículo endoplásmico rugoso. Sin embargo, tales organelos inclusiones e más bien están limitados al citoplasma perinuclear en los polos del núcleo (fig.
18-42). Hasta fecha relativamente reciente era poco lo que podía identificarse en las regiones más periféricas del citoplasma, excepto los corpkculos demos que corresponden a las placas o zonas obscuras que se observan con el microscopio fotónico. A pesar de lo expuesto, con los mejores métodos de fijación se hanpodidodemostrar enel citoplasmafilamentos finos y gruesos que contiene actirza y miosirla, respectivamente,similaresa los del músculoestriado, pero dispuestos con menor orden. También se han demostradofilamentos de tamañointermedio (10 nm), y ellos, junto con los filamentos finos y delgados, según los expertos, actúan en una forma que describiremos,para acortar la célula y producir la contracción. Los primeros filamentos que se descubrieron en el músculo liso fueron los finos (microfilamentos) con diámetrode 7 nm, pues no senecesitabancondiciones especiales para conservarlos (figs. 18-42 y 1843). Más tarde, al mejorar la fijación,también se identificaron los filamentos gruesos con diámetro de 17 nm (figs. 18-42 y 18-43). Ambos tipos de filamento poseen una orientación predominantemente longitudinal en las fibras relajadas, pero tienen una disposición más irregular durante la contracción. Las fibras de músculo liso carecen de estrías cruzadas porque susfilamentosfinosygruesos se interdigitan,en una forma no definida, y no están en sarcómeras independientes entre la líneas Z que tampoco se observan. La porcióndeactina(en relacióncon la miosina) es mayor en lasfibra lisas queenlas
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estriadas, y también existen las proteínas reguladoras tropomiosina y troponina. Hace poco, en el citoplasma de l a s fibras de músculoliso, se descubrieronfilamentosintermediosde 10 nm de diámetro, que se indican conflechas en la figura 18-43. Están compuestos de una proteína con peso molecular de 55 O00 (Cooke) y según la autoridades en la materia, constituyen un sistema más o menos continuo que ejerce tensión en los corpúsculos densosdispersosentodo el citoplasma,yse unen a la membrana celular (fig. 18-44). Estos corpúsculos densos contienen (Y -actinina, proteína relacionada con las líneas Z del músculo estriado y de este modo, los corpúsculos densos pueden representar los equivalentes de las líneas Z, pero dispuestas en una forma mucho más irregular. No obstante, se ignora la forma en que los filamentos de 10 nm o corpúsculos densos estarían conectados con los filamentosdeactina o miosina. A pesardeello, se piensa que la fuerza de contracción es generada por un mecanismo de deslizamiento de los filamentos similar al del músculo estriado, que tal vez es transmitido por los filamentos intermedios de 10 nm a los corpúsculos densos unidos a la membrana celular, de modo que el eje longitudinal de la fibra se acorta en la forma descrita en la figura 18-44. Comoconsecuencia, las partes de la célula queestán entre estos corpúsculos densos se exteriorizan a manera de balones durante la contracción, como han demostrado FayyDelise(fig.18-41) loquese ilustra en la figura 18-44, parte inferior.
Fig. 18-42. Micrografíaelectrónica ( X 38 000) deuna partede una célula de músculo liso, en cortelongitudinal. En el citoplasma se adviertennumerososfilamentosgruesos (tf) y entreellos estándispuestosfilamentosfinos. W sarcoplasma en un extremo del núdeocentral (N) contieneribosomas (r), mitocondrias (M) y saquitos de Golgi (G). Obsérvense tambiénlascaveolas (c) en el citoplasmapordebajo de la membrana celular. (Somlyo A. P., Devine, C . E., Somlyo, A. V.,yRiSoc. ce, R. V.: Philos,Trans.R. Lond.(Biol.Sci), 2653223. 1973.)
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Fig. 18-41. Microfotografías (A y B) ymicrografíaelectrónica de barrido (C) en que se ilustra la forma en que cambian los contornos de una fibra de músculolisodurantelacontracción.Las dos micrografías ( X 310) sonimágenesdeunapelículacinematográfica, en que se muestra una fibraviva de músculoliso (A) antes dela estimulación y (B) sometidaacontracciónmáxima. La micrografía de barrido ( X 1 800) muestra una célula aislada de misculo liso (C) que se ha contraído a una tercera parte de la longitud que tenía en reposo. Adviértase que en B y en C la membrana dela fibra muestra "vesículas" que sólo sobresalen durante la contracción.(Fay, F. S. y Delise, C . M.: Proc. Natl. 70:641, 1973.) Acad.Sci.U.S.A.
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Fig. 18-43. Micrografía electrónica ( X 34 OOO) de fibras de músculo liso en corte transversal, en que se advierten los filamentos gruesos (m) y un número relativamente grande de filamentos finos (a). También existen haces de filamentos intermedios (10 nm) (indicados por flechas). La fibra grande de la derecha posee un núcleo central (N). Adviértame también las caveolas (c) junto a la membrana celular. (Somlyo, A. P., Devine, C. E., SomlyoA. V., y Rice,R. V.: Philos, Trans,R.Soc. Lond. [Biol.Sci.] 265223, 1973.)
Fig. 18-44. Esquemade laforma en que se inicia la contracción en una fibra de músculo liso. También sesehalan hacesde filamentosintermedios (10 nm) unidosa los corpúsculos densos, que sedistribuyen en el citoplasma y unidosala membranacelular. Se piensa que las fuerzas contráctiles son transmitidas a través de este sistema de haces de filamentos intermedios a la membrana celular, la cual en lacontraccióncompleta,cambia desde laforma superior a la inferior. (Por cortesía de C . P. Leblond y E. Schultz.)
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El retículosarcoplhsmico muestradesarrollomenos satisfactdrio en el músculo liso que en el estriado. Como es posible advertir en la figura 1845, los túbulosangostosdel retículo guardan relación con hileras longitudinales de vesículas superficiales llamadas caveolas invaginadas desde la membrana celular. Tales caveolas se abren en la superficie delafibramuscular,yporestarazón, es posible que intervengan en una forma similar a como lo hacen los túbulos T de las fibras estriadas, esto es, llevanimpulsosparacontracciónalinterior de la célula. Se ha sugerido, todavía más, que pudieran participar con el retículo sarcoplásmico en la regulacióndelaconcentracióndeionesde calcio que llegan a los filamentos, Inervación eferente del músculo liso
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músculos estriados, excepto en que las fibras musculares en la unidad están localizadas en vez de estar distribuidas en todo el músculo. Tal disposición permite la llegada simultánea de los impulsos para contracción a todas las fibras en una región dada, de tal modo que participan en una contracción local relativamente rápida. En algunaspartes del organismo el músculo liso es de tipo intermedio; de un 20 a un 50% de las fibras reciben inervación individual.
Uniones neuromusculares en las fibras de músculo liso
La estructuraenlasunionesneuromusculares entre las fibras nerviosas autónomas y las fibras de músculo liso es menos compleja que la que se obserComoadvertimos, enrealidadhaydostiposde va entre 10s nervios motores y las fibras estriadas. músculoliso. En primerlugarhaycapasdefibras Las fibras de nervios autónomos eferentes se ramide este músculo en las paredes de tubos y vísceras fican repetidas veces y cada rama cruza y se distrihuecas que están sometidas a contracción parcial O buyeenvariasfibraslisas,pormediodesinapsis que participan en ondas peristálticas de contracción. en passant. Estas ramas suelen mostrar abultamienExisten otras como el esfínter pupilar, que se tos conocidoscomo varicosidadesaxónicas que,a contraen con bastante rapidez y con gradual finura. semejanza de las cuentas de un collar, están en surEn el primer tipo reciben el nombre de mtisculos li- cos en la superficie de las fibras musculares. Existe sos viscerales y tienenunainervacióndiferentea una hendidura sináptica de 10 a 20 nm entre el axolos de segundo tipo, los cuales, por las razones se- lemay el sarcolema.Dentrode las varicosidades naladas,hansidocalificadoscomo músculoslisos axónicas hay muchas mitocondrias vesículas y multiunitarios. sinápticasquecontienen acetilcolina (fibrasparaEn el músculo liso visceral (queaparece,por simpáticas) o adrenalina (fibrassimpáticas). En la ejemplo, en la pared del intestino y del útero), algu- estimulación se libera el neurotransmisor en la fornasdelasfibrasdeun haz cuentanconuniones ma habitual por exocitosis desde las varicosidades, neuromusculares. En vezde ello, los impulsos para que pasa a la hendidura sináptica y se combina con la contracción pasan de una célula a la siguiente por los sitios receptoresen el sarcolema. Las fibras de uniones de hendidura quesoncomunesentre las músculo liso además de tener sitios receptores para fibras de este tipo de músculo, por una vía muy si- la acetilcolina,tienendostiposdiferentesdesitios milar al que se observa en el músculo cardiaco. En de esta indole para la noradrenalina y otras subseste caso el impulso de un nervio eferente regula la tanciasneurotransmisorasadrenérgicasconocidas, contracciónen vezdeiniciarla.Todavíamás, las sitiosconocidoscomoreceptoresadrenérgicos CY y fibrasdemúsculo liso deestetipotambién se @ . Todavía queda mucho por dilucidar en farmacontraen en respuesta a diversos estímulos no nercología, respecto a los efectos relativos de diversos viosos, que incluyen la acción de histamina, oxitocifármacos adrenérgicos en el músculo liso, que posee na e incluso el estiramiento físico. uno u otrotipodereceptores en diferentespartes En el músculo liso rnultiunitario, el que está en el del cuerpo. Por ejemplo, algunos de estos fármacos, iris ylapared del conductodeferente,cadafibra empleados para aliviar los ataques de asma por remuscular está inervada individualmente. Entre tales lajar las células de músculo liso en la pared de los fibras puede haber uniones de hendidura, pero no se bronquios, tienen especificidad suficiente paraacha definido la magnitud en la que ellas participarían tuar en las célula de músculo liso del pulmón (que en la conducción de impulsos de una fibra a otra. El tienen receptores adrenérgicos L? ) con poco efecto patrón de inervación de un músculo liso multiunita- en la frecuencia cardiaca o la presión arterial, y esrio es similar al que aparece en unidades motoras de casos efectos indeseables que anularían SU utilidad.
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TEIIDOS DEL CUERPO Fig. 18-45. Micrografiaelectrónica ( X 53 000) de una fibra de músculo liso seccionado en forma tangencial, siguiendo su eje longitudinal, en la que se advierten numerosas caveolas en el citoplasma inmediatamente por debajodela membranacelular.Todas lascaveolas guardan relación intima con túbulos de reticulo sarcoplásmico (SR). Obsérvese también el corpúsculo obscuro unido a la membrana(db) en el cuadrante inferior izquierdo, y el haz de filamentos que se extiende hacia el interior de la célula. (Devine, C. E., Somlyo. A.V. y Somlyo, A.P.: J . Cell Bioi., 52:690, 1972.)
Crecimiento y regeneración del músculo liso
A semejanza de los otros dos tipos de músculo, el liso reaccionaa las mayoresdemandaspormedio de hipertrofia compensatoria, aunque no es la única respuesta. Por ejemplo, durante el embarazo, las células de músculo liso de pared del útero aumentan detamaño(hipertrofia),perotambiénennúmero (hiperplasia). Las células señaladas también aumentan en número en algunos trastornos, y de este modo, puede demostrarse proliferación focal en la aterosclerosis, enfermedad que afecta a las arterias que se describirá en el capítulo siguiente (pág. 670). En animalestratadosconhormonas O hembras preñadas,amenudoseobservanfiguras mitósicas entre células de músculo liso del útero, de tal modo que se ha aceptado, en términos generales, que las propias célula conservan su capacidaddemitosis. McGeachy ha estudiado la reconstitución de haces de músculo liso en la pared del intestino grueso de cobayos, después de lesión por aplastamiento. En la región lesionada comienzan a proliferar y a diferenciarse pequeñas células fusiformes (que é1 consideró como mioblastos), hasta transformarse en células de músculo liso. Las células fusiformes señaladas, esto es, los mioblastos, parecen ser los antecesores de las células de músculo liso que se habían dividido en un momento muy próximo a la lesión. En el capítulo siguiente comentaremos los mecanismos por los que
las células de músculo liso en la pared de vasos de nueva formación se diferencian a partir de los pericitos presentes en los vasos finos existentes.
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(Otras referenclas sobre musculo liso sc srnalan al exponer l o reterente arterias en el capítulo 22.)
ri
CUARTA PARTE
SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO En los capítulos restantes de esta obra expondremos las características histológicas de los sistemas o aparatos. El término sistema (o a veces aparato), se usa en histología, fisiología y otras disciplinas, para designar a un grupo de órganosyestructurasque colaboran para llevar a cabo alguna función importante en el organismo. Por ejemplo, el aparato circulatorio comprende el corazónytodoslosvasos queseocupan del transportey circulaciónde la
sangreylinfa. Después de exponer lo referente al aparato circulatorio,nosocuparemosdecadauno de los sistemas y aparatos,encapítulosseparados. Debemos señalar que la presentación del tejido nervioso en el capítulo 17, también incluyó el sistema nervioso (encéfalo, médula espina1 y sistema nervioso periférico), de tal manera que ya no seguiremos ocupándonos del tema.
19 Aparato circulatorio
Estructuras,funciones y terminología. En cualquier sociedad humana en que haya división del trabajo, es necesariounsistema eficaz de transporte paraque se intercambiendiversasmercancías Y artículosentretrabajadores especializados. En las sociedades modernas, trenes, camiones-tanques, aeroplanos,barcosyconductosdediversaindole cumplensucometido. El sistemanecesarioen esa comunidad de células que es el organismo humano, equivaldríaaunsistemadeconductos,yporesta razón ha sido llamado aparato o sistema circulatorio. En el cuerpo circulan doslíquidos,quesonla sangre y la linfa. En el capítulo 13 expusimoscon algún detalle la circulación de la linfa, e insistiremos en este particular al finalizar este capítulo. Sin embargo, la mayor parte deestecapítulo se ocupará del aparato circulatorio.
PARTES DEL APARATO CIRCULATORIO Y SUS FUNCIONES PARTICULARES Para mover líquido dentro de conductos, se necesitanbombas. En el aparatocirculatoriohay dos circuitos que necesitan una bomba individual, y la función impulsora de tal bomba la aporta el corazón, que consiste en realidad en dos bombas, adosadas lado a lado. Las dosmitades del corazón, con un mecanismo impelente separado, se conocen como corazones izquierdo o derecho y cada uno está en relación con un circuito diferente. El corazón derechobombeasangrealllamado circuito pulmonar, detal forma que de éI depende la circulación pulmonar. El corazón izquierdo impulsa sangre al resto del cuerpo, y dado que la organización corporal se ha calificado de sistema, la circulación en toda esta sección ha recibido el nombre decirculación sistémica. En cada circuito la bomba lleva sangre a presión a través de tubos potentes y de paredes gruesas lla-
mados arterias, que se ramificanrepetidas veces hastaterminarporúltimo en tubosresistentesde menor calibre llamados arteriolas, que actdan como válvulas reductoras de presión y llevan sangre a los capilares de pared fina, a presión relativamente pequeña. Los lechos capilares de los pulmones permiten la liberación de dióxido de carbono de la sangre y su paso al aire inspirado y la absorción de oxígeno a los eritrocitos. En la circulaciónsistémica los capilares permiten al oxígeno y los nutrimentos pasar a través de sus paredes, y queestoselementos esenciales lleguen a las células del cuerpo. La sangre de los lechos capilares en ambos circuitos llega en primer término a las uénufas ydespués de ellas,a las venas, que están dispuestas de tal modo que la sangre recibida de los pulmones pasa al corazón izquierdo, que la impulsa por toda la circulación sistémica, en tanto que la sangre que vuelve del circuito sistémico es impulsadaal corazónderecho quela bombea para hacerla llegar a los pulmones, en donde denuevoesoxigenadaylimpiada del dióxidode carbono. En siguientetérmino,lasmitadesderechae izquierda del corazón poseen dos cámaras principales, esto es, una auricula en la parte superior en la cual se reúne la sangre que retorna a ese lado del corazón (las auriculas derecha e izquierda se señalan en lafig. 19-l), yun ventrículo (losventrículosderecho e izquierdo también se señalan en la fig. 19-1). Auriculas y ventrículos son estructuras saculares cuyas paredes consisten en músculo cardiaco. Las paredes de los ventrículos son mucho másgruesasy potentesquelasdelasauriculascorrespondientes (ambas señaladas con puntos finos en la fig. 19-1). La funciónfundamentaldelasauriculas es actuar como depósitos de sangre entre una y otra contracciones cardiacas. Sin embargo, la mayor parte de la sangre que entre uno y otro latidos llega a las aurículas, pasa a través de las válvulas que se interponen entre la auricula y el ventrículo que está en sentido
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SISTEhIAS Y APARATOS DEL CUERPO
n
Fig. 19-1. Esquema queseñala las partesimportantes del corazón en relación con otros componentes del aparato circulatorio. (Thompson, J. S . : Core Textbook of Anatomy.Philadelphia, J. B. Lippincott, 1977.)
Vena pulmonar
Válvula aórtlca Valvula mltral Válvula pulmonar
inferior. La válvula entre la auricula y el ventriculo derechos recibe el nombre de triccispide (señalada en la fig. 19-1) y la que está entrela auricula y el ventriculoizquierdos, mitral (tambiénseñalada en la fig. 19-1). Ambas válvulas se abren cuando el corazón se llena entre uno y otro latidos, y permanecen abiertasmientras se contraen las auriculas. Sin embargo,cuandosecontraen los ventrículos dichas válvulas quedan cerradas, mientras se genera la presiónsuficiente en las cámaras en contracción. Sin embargo,tal presión obligaa la válvulapulmonar (señalada en la fig. 19-1) a abrirse, de tal modo que el ventriculo derecho vacía su contenido en la circulaciónpulmonar y laválvulaaórtica termina por abrirse (señalada en la fig. 19-1) y la sangre del ventriculo izquierdo se distribuye en todo el organismo. Cuando los ventriculos terminan su contracción y comienzan a relajarse, la presión en su interior desciende a un nivel mucho menor de la que está en las arteriashacia donde bombearon y vaciaronlamayorparte desu contenido. Por estarazón,por la presión de las arterias por arriba de ellas, las válvulas pulmonary aórtica(fig.19-1) terminan porcerrarse,posiciónqueconservanhastaquesellenan
de nuevo los ventrículos y se contraen una vez más. Mientras los ventrículos en relajación sellenande nuevo, las válvulas tricúspide y mitral quedan abiertas, porque la presión de la sangre que llega a ellos es muchomayor delaqueexisteenlos ventriculos relajados. Los tubos en los cuales pasa sangre por acción de la contracciónventricular recibenel nombre de arterias, porquealguna vezse pensó que contenían aire. En las arterias, lasangre está a presión, y ésta es mayor en la circulación sistémica que en la pulmonar. Lasparedes arteriales poseen elastina y músculo liso componente principal, y por ello seadaptan a lapresión en su interior. Todavía más, la elastina esestirada por las contraccionesventriculares y al volver a un estado de menor distensión, conserva la presión en las arterias entre uno y otro latidos, como describimos. Las partes del aparatocirculatorio se expondrán con mayor detalle de acuerdo a los siguientes capít u105 : 1. Corazón 2. Arteriasyarteriolas 3. Circulaciónperiférica
APARATO ClRCULATORlO
Excltaclón auricular
653
DetrásdelnodoaurlculoventrlcularExcltaclónventrlcular aurlculovenlrlcular Nodo haz del Ramas
Nodo senoaurlcular
R
Fig. 19-2. Esquema que señala la secuencia de contracción del corazón en relación con el ciclo cardiaco. Por debajo de cada etapa, en la cual se muestra la región contráctil en la forma de una zona punteada aparece [a onda correspondiente en un electrocardiograma, señalada con una línea gruesa. Para mayores detalles consdtke el texto. Las ondas del electrocardiograma también se ilustran en la figura 19-8. (Shepard, R. S.: Human Physiology, Philadelphia, J. B. Lippincott, 1971.)
4. Venas y vénulas 5 . Sistema linfático y
aparato circulatorio
CORAZON MIOCARDIO Las paredes musculares de las auriculas y ventrículosestánconstituidaspor el miocardio, quecomprende las fibras de músculo cardiaco que se anastomosan, y los intersticios de la red, llenos del equivalente cardiaco del endomisio del músculo estriado (fig. 18-29). El músculocardiacocontieneunared abundantísima de capilares indispensables para cubrirsus necesidadesenergéticas. En el capítulo 18 describimos con detalle las características del músculo cardiaco. Para conocer las características del miocardio, que describiremos en este apartado, recuérdese lo que se dijo en el capítulo anterior; las células d e músculo cardiacoestánunidasensusextremospordiscos intercalados (fig. 18-31), y que poseen dos componentes. En los sitiosenque las célulasindividuales estánunidasenformaterminoterminal(porciones transversas de los discos intercalados) aparecen uniones extensas de tipo desmosoma; sin embargo,
entre ellas están dispersas uniones de hendidura (fig. 18-36) que constituyen el tipo principal de unión celular en las zonas Iongitudinales de los discos intercalados (fig. 18-31);estas uniones permiten la transmisión rápidadeondasde despolarizacióndeuna célula cardiacaa otra. Conociendo los datos anteriores será más fácil entender cómo se contrae y relaja el corazón, en cada ciclo cardiaco. Ciclo cardiaco. Esta expresión denota la sucesión de fenómenos en el corazóndesde el comienzo de un latido hasta el principio del siguiente. En una fase del ciclo el corazón está relajado, y en ella la sangre pasa de las venas cavas a la auricula derecha relajada, y de esta cámara, a través de la válvula tricúspide abierta, al ventriculo relajado, del mismo lado. De manera simultánea, fluye sangre de la vena pulmonar a la auricula izquierda relajada y a través de la válvula mitral abierta, pasa al ventriculo izquierdo en relajación. En la fase siguiente del ciclose contraen las dos auriculas, y el proceso de contracción comienza en la derecha, cerca del punto de desernbocadura de la vena cava superior (zona de puntos en el esquema izquierdo de la fig. 19-2). La contracción se disemina por las auriculas, de tal forma que casi toda la sangre en su interior pasa a fuerza a sus respectivosventrículos. A pesar deloseñalado la onda de contracción que recorre las auriculas no es
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
‘I
Aorta Venacavasuperior
Auricula derecha
\-E Rama del haz
Ventriculo derecho Fibras de Purkin~e Vena cava mferior Vértice de
los ventriculos
Fig. 19-3. Esquema del sistema de conducción de impulsos en el corazón. Se ha cortado el miocardio en el plano coronal para descubrir su interior y las partes principales del sistema señalado, que se indicanenlíneasnegras. Para más detalles consiltese el texto.(Shepard R. S.: Human Physiology.Philadelphia, J. B. Lippincott, 1971.)
transmitidainmediatamentealosventrículos. Hay una pausa brevísima paraquelas auriculasterminen su contracción. Todavía más, cuando ocurre en los ventrículoslacontracción, no comienza, como cabría pensar, en un punto cercano a las auriculas, sino que lo hace cerca del vértice del corazón (zona punteada en el tercer esquema desde la izquierda, en la fig. 19-2). Desde tal zona se extiende con gran rapidez a todo el miocardio de ambos ventrículos, y hace que expulsen su contenido en la arteria pulmonar y la aorta,respectivamente. Describiremos el sistema del cual se origina el impulso para la contracción, y los mecanismos por los que es transmitido en el corazón.
SISTEMA DE CONDUCCION DE IMPULSOS EN EL CORAZON
Base histológica para el latido sincrónico de los dos lados del corazón y para otros fenómenos perfectamente sincronizados con el corazón
La eficiencia del corazón como una bomba doble depende de que las contracciones en los corazones
izquierdo y derecho sean simultáneas y también depende de diferentes fenómenos en el ciclo cardiaco que hemos descrito en párrafos anteriores, y que deben seguir unasecuenciaperfectamente ordenada. La sincronización de estos fenómenos y su sucesión perfectamente ordenada dependen de que el impulso para la contracción se disemine en todo el miocardio, a través de lo que se conoce como sistema de conducción de impulsos (fig. 19-3), compuesto de un tipo especializado de músculo cardiaco, que se ocupa de desencadenar el impulso para la contracción o bien conducirlo a diversas zonas del corazón. Todo este mecanismo lo describiremos en seguida. Debemos señalarque el paso del impulsoatravésdel miocardio y la contracción que genera, puede identificarse por medio de electrocardiogramas, que describiremos en este apartado. Este método tiene enormeutilidadpara el diagnósticoprecisodediversos trastornoscardiacosquedependendeinsuficiencia en la conducción de alguna zona del sistema señalado, o de lesiones del propio miocardio, en particularlascausadasportrombosis (pág. 302) en alguna parte de la circulación coronaria. Desencadenamiento del impulso para contracción: nodosenoauricular (S-A). Recibe el nombre de nodo senoauricular una pequeña masa de fibras cardiacasespecializadas, dentro decantidadesimportantes de tejidoconectivofibroelástico,regado abundantementeporcapilares. Está situado en la pared derecha de la vena cava superior en el punto dedesembocadurade este vasoen la auriculaderecha(figs. 19-3 y 19-4A).Sus capilaresreciben sangreporla arteria nodal (fig. 19-4), yendicho nodo también llegan innumerables fibras nerviosas que pertenecen a ambas divisiones del sistema nervioso autónomo. Las células encargadas de su función especializada son miocitos cardiacos, pero son más angostos (fig. 19-4B)y a semejanza de las células de otras partes del sistema (que ilustraremos en breve), contienen menos miofibrillas que los miocitos cardiacos comunes. El nodosenoauricularha recibido el nombre de marcapaso cardiaco, porque en casi todas las personas en reposo ”desencadena” un impulso aproximadamente 70 veces cada minuto, mismo que es transmitido a todo el corazón, de manera que hace que sus partes se contraigan en una sucesión cronológica perfectamente ordenada. Generalidades sobre funcionamiento de las células del marcapaso. Tal como se describió en los capítulos sobre tejido nervioso y muscular, la membrana de
una neurona en reposo o una fibra de músculo estriado polarizada eléctricamente, con su cara exterior
está
APARATO CIRCULATORIO
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at
na nf
Vena cava
superior Fig. 19-4. A) Micrografía,conpoca amplificacih, deun cortetransversalde la paredderecha de la vena (S-A) que es el cavasuperior, en el punto de unióncon la auriculaderecha.Seadvierteelnodosenoauricular marcapaso del corazón. B) Microfotografía de poca amplificación en que se aprecia el nodo senoauricular en corte longitudinal. En la forma de un espacio claro en el ángulo superior izquierdo se observa parte del interior de la vena cava superior, y el músculo auricular es la zona más obscura de la derecha. Advihtase que las fibras nodal e s (nf) del nodo, que ocupan la zona central de la imagen, son más angostas que las fibras auriculares más obscuras ( a f ) de la derecha. Las fibras nodales están dentro de abundantes fibras colágenas. También cerca del centro se advierte parte de la pared de la artería nodal (na) que sigue un trayecto curvo a través de la zona media del nodo. (Por cortesíade J. Duckworth.)
con carga posltlva en lo que respecta a la cara citoplásmica o interna, de tal manera que muestra un potencial de reposo. No obstante, cuando una neurona recibe un estímulo eficaz en algún sitio, su membrana se vuelve permeableen ese punto, a la entrada de ionessodio, los cuales,por supuesto,tienen carga positiva. Tales iones, por acción de la bomba de sodio y potasio propla de la membrana, están en mayor concentración fuera de la célula, pero cuando estaúltima recibe un estímulo, atrainmediatamentedifunden y pasanalcitoplasma vés de la membrana y, como resultado, la cara externa de la membrana deja repentinamente de ser posltiva en relación con el lado interno, de tal forma que en ese sitio el potencial de reposo entreambos lados de la membranadesaparecerepentinamente; en otras palabras la membrana se despolariza. También ocurre otro
fenómeno que es la diseminación de la despolarizaclón en la membrana, en una formaondulatoria, aenorme velocidad. Es exactamentelallegada de lasondasde despolarización (impulsos nerviosos) en la placa molora, la que, por acción de un neurotransmisor, lnicla una onda de despolarlzación que recorre el sarcolemade una fibra de músculo estriado, que es conducida al mterior de la célula por los túbulos transversos, y origina su contracción. El aspecto importantequedeseamosdestacar es que las fibras de músculo estriado al estar bajo control voluntario siguen polarizadas hasta que llegan impulsos nerviosos que alactuarlasdespolarizan. En esterespecto las flbras de músculo cardiac0 son totalmente diferentes de lasvoluntarias en algunosaspectosque explican cuando menos que algunas de las fibras car-
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
dlacastengan la capacldad de actuar como marcapasos, como explicaremos. Células de/ marcapaso. A diferencia de las fibras estriadas voluntarias que siguen polarizadas hasta que comienza la contracción por la llegada de impulsos nerVIOSOS en la placa terminal, hay algunas células cardiacas llamadas células de marcapaso, cuyo potencial de membrana en reposo es inestable, fenómeno que depende de que la membrana permite la entrada de iones sodio, de tal forma que con el paso del tiempo (una fracclón de segundo), disminuye su potenclal dereposo hasta un punto en que la membrana deja de actuar como barrera, fenómeno que permite la entrada de lones desodioencantidadestales a la célula,que la membrana queda despolarlzada en forma Inmediata y completa Tales células están unidas tal vez por uniones de hendidura a las células cardiacas vecinas, de tal modo que poseen un potenclal de reposo más estable (incluso totalmente estable). Las células de músculo cardlaco que se unen con las del marcapaso, reciben el nombre de célulasseguidoras y cuando se transmite una onda de despolarizacióngeneradaenuna célula de marcapaso a través de una unión de hendidura a una célula seguldora, esta última queda también despolarizada inmediatamente. Puesto que la célula seguidora, a su vez está unida a otras más con potenciales de reposo estables, se despolarizatodaunasucesión de células. Por lo expuesto,lascélulas de marcapaso en el nodo senoauricularinicianondasregulares de despolarlzación que son conducidas por el corazón para hacer que se contraigan sus diferentes partes en sucesión exacta, como describiremos en párrafos siguientes. Sin embargo, debemos mencionar ante todo, que si bien el ritmo con el cual las células de marcapaso en el nodo senoauricular se despolarizan en una persona en reposo, es de unas 70 vecespor minuto, en el ejercicio físico la frecuencia del pulso se acelera. En ocasiones se acelera también si el sujeto sufre alguna emoción que intensiflque la actividad de la divlsión simpática del sistema nerviosoautónomo;ello ocurre porque, como señalamos,elnodosenoauricularestálnervadoabundantemente con flbras de ambas divlslones del sistema nervioso autónomo. Sin embargo, las flbras no son las encargadas dedesencadenarladespolarlzacrón de las células de marcapaso, pues solamente modifican el ritmoconelcual se despolarizan. El sistemasimpático tiende a estimular el ritmo en el cual se despolarizan las células de marcapaso, en tanto que las fibras parasimpáticas tienden a retardar tal ritmo. Algunas hormonas también afectan al ritmo en el cual se despolarizan tales células.
Vías que sigue la onda de despolarización en el corazón Desde el nodo senoauricular la onda de despolarización es conducida a las células cardiacas de la auricula derecha, y de allí se disemina a todo el múscu-
lo cardiaco de ambasauriculas hasta converger en otro nodo de células especializadas llamado auricrlloventricular (AV) (fig. 19-3, nodo A-V), que está en la zona inferior del tabique interauricular, inmediatamente por arriba de la zona de inserción de la valva septal de la válvula tricúspide (señalada como válvula A-V en la fig. 19-3). Hacia adelante, el nodo auriculoventricular se continúa con el haz del mismonombre (figs.19-3y 19-5), quedescribiremos adelante. Por supuesto, la conducción de la onda de despolarización por las auriculas se acompaña de contracción de las células que las integran, de tal forma que por el momento en que la onda llega al nodo auriculoventricular,estáen fase de contracción la mayor parte del músculo de las auriculas. Hazauriculoventricular.Durantemuchotiempo sepensóquehabíaunaseparaciónfibrosaininterrumpida entre las auriculas y los ventrículos en el corazón del hombre, pero en 1893 His demostró que tal tabique estaba atravesado por un haz defibras de músculo cardiaco. Eke mismo año, Kent señaló que la división en el corazón del mono estaba atravesada por un haz de fibras musculares, pero eran un poco distintas de las fibras cardiacas comunes. Desde esa fecha se supo que este haz auriculoventricular (A-V) de fibras musculares (figs. 19-3 y 19-5, avb), o como ha sido llamado a menudo, haz de His, constituye el medio por el cualcada onda de despolarización que recorre las auriculas puede ser conducida a los ventrículos para iniciar sucontracción enun momento exacto en el cualestántotalmentellenos de sangre, por contracción de las auriculas. Las fibras de músculo cardiaco del haz auriculoventricular están especializadas para conducir y no para contraerse, y tal como advertiremos, poseen una imagen microscópicadiferentede la correspondientealas fibras del músculo cardiaco ordinario. Después de llegar al tabiqueinterventricular, el haz auriculoventricular emite sus dos ramas principales(fig.19-3),yaproximadamenteenun punto intermedio en el tabique, las fibras de las dos ramas del haz se transforman en lasllamadas fibras de Purkinje (fig.19-3). Antes deentrarenmayores detalles debemos comentar en forma somera la estructuramicroscópica de lascélulas del sistema de conducción hasta ahora considerado. Estructura microscópica (fina) de los nodos senoauricular y auriculoventricular y el haz de His. El nodo senoauricular es una masa pequeña de fibras cardiacas especializadas, recubiertas por cantidades importantes de tejido fibroelástico (fig. 19-4). Recibe sangre por la arteria nodal. Como puede observarse en la figura 19-4B, las fibras nodales tienen calibre más fino que las fibras cardiacas comunes, fuera del
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Fig. 19-5. Microfotografía, con poca amplificación, de un corte sagita1 del nodo auriculoventricular (A-V) en el corazón. Con fines de orientación obsérvese que la mitad izquierda de la imagen es la zona anterior y la derecha, la posterior. El músculo auricular del tabique interauricular (ias) se extiende siguiendo el borde superior. Las zonas grisáceas de la izquierda y mitad inferior, son tejido conectivo fibroso (ct) del llamado esqueleto fibroso del corazón. Las zonas pálidas que contienen células de grasa (f) están en la zona central y en la esquina inferior dedel nodo está la arteria (na) y la vena (nv) nodales. El recha. En el corte dela parte inferior derecha por detrás nodo auriculoventricular, de color más obscuro, está por delante de estos vasos, entre ellos y el tejido fibroso de la parte inferior e izquierda y el tejido conectivo graso, en la parte superior. Apréciese que las fibras nodales (nf) son más angostas que las auriculares (af) del tabique interauricular por arriba del nodo. Las fibras nodales se extienden en sentido anterior en la zona inferior izquierda hasta unirse al haz auriculoventricular (avb) que sigue un trayectoanterior desde el nodo. Las fibras delhaz auriculoventriculartambiénson más angostas que lasfibras corrientes de músculocardiaco. (Por cortesía de J . Duckworth.)
nodo, con las cuales están conectadas las fibras nodales, tal vez a través de uniones de hendidura. Como podemos observarcon el microscopiofotónicolas fibras nodales contienen menos miofibrillas que las fibrasauricularesordinarias. El nodoauriculoventricular(fig. 19-5) se semeja al senoauricular en muchos aspectos. También recibe una arterianodal especial (na enla fig. 19-5) y comprende finas fibrascardiacas quese ramifican y anastomosan en formaabundante. Estas fihras
nodales conectan en el lado auricular con fibras auriculares comunes, y cerca del tabique auriculoventricular, con lascélulas cardiacas especializadas de1 haz auriculoventricular (señaladas con las letras avb, zona inferior izquierda en fig. 19-5). Estructuraultramicroscópica de lascélulasdel marcapaso y otras encargadas de la conducción especializada. El aspecto que algunos de los tipos de células cardiacas tienenenla microscopiaelectrónica, c o n ~ c lac ~ de I n zona inferior del nodo
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
Fig. 19-6. Micrografía electrónica ( X 9 OOO) de un corte transversal de células nodales en la parte inferior del nodo auriculoventricular del corazón de un hurón, al nivel en el cual las fibras de músculo cardiaco conductores, salen del nodo hacia adelante para llegar al haz auriculoventricular.Todaséstassoncélulas de fibrasnodales. Ambos tipos ilustrados contienen numerosos ribosomas y mitocondrias, pero poseen números pequeños de miofibrillas (my). En el tipo de célula pálida que se observa en la zona central y a la derecha existen muy pocas miofibrillas. Las células de la parte superior izquierda, inferior izquierda e inferior derecha, se asemejan nítidamente a las células de músculo cardiaco ordinario, pero contienen un menor número de miofibrillas (aunque son un poco más que las fibras pálidas). La orientación irregular de las miofibrillas en ambos tipos de células nodales explica el hecho que las miofibrillas se hayan cortado en forma oblicua. Se advierten algunas fibrillas de colágena (c) en el endomisio (junto con algunas pequeñas fibras nerviosas) en l a s zonas medio izquierda y en la parte inferior derecha, entrelasfibras. (Por cortesíade I. Taylor.)
auriculoventricular, seilustra en la figura 19-6. A semejanza delascélulasdel sistema de conducción del corazón, en términos generales, contienen relativamente pocas .fibrillas, mal organizadas. Las células en la parte inferior de la micrografía representan
mejor lasquese observan en el haz auriculoventricular,porque poseen un poco más demiofibrillas, pero en númeromenor y en disposición más variable que la que suele advertirse en los cortes de células cardiacas ordinarias. En circunstancias norma-
APARATO ClRCULATORlO
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Fig. 19-7. Microfotografías de fibras de Purkinje de la pared del ventriculo derecho. A) Células de Purkinje del corazón del humano en corte longitudinal. Obsérvese su gran tamaño y la forma en que las miofibrillas ocupan la periferia de las fibras. (Por cortesía de J. Duckworth.) B) Fibras de Purkinje en el corazón de cordero, en un corte transversal. Se advierte un haz de fibras de Purkinje (P) dentro de tejido conectivo laxo del endocardio. A la izquierda del haz está laluz (L)del ventriculo. A la derecha delhaz hay un vaso endocárdico (en suluz tiene la letra (v) y, más a la derecha, el músculo del miocardio (m). En el endocardio se advierten unas cuantas células grasas (f).
les, las células del nodo auriculoventricular no funcionancomocélulas de marcapaso, sino, en vez de ello,comocélulas de conducciónespecializadaque retardan moderadamente la transmisión de impulsos desde lasauriculasalosventrículos; sin embargo, en algunas circunstancias se encargan de la función señalada (marcapaso), y deeste modo, parecería que la estructura ultramicroscópica de las dos células ilustradas en el Úngulo superior derecho de la figura 19-6, representaríana lasdel marcapaso, en términos generales. FibrasdePurkinje. Comienzan enelhaz auriculoventricular,aproximadamente en un puntointermedio de cada una de sus dos ramas. Fueron identificadas por primera vez por Purkinje en 1845. Con el microscopio fotónico se semejan a las fibras cardiacas comunes porque tienen núcleos en situación central y estríastransversales(fig. 19-7A). Sinembar-
go, difieren de las
fibras ordinarias enqueson más anchas, y tambiénenque lasmiofibrillas en cada fibra tienden a estar dispuestas alrededor de su periferia;estohaceque lazona centralcarezcarelativamente de miofibrillas,y envezde ellas,haya cantidadesimportantes de glucógeno. En los cortes teñidos con hematoxilina y eosina no se observa el glucógeno; en consecuencia, la zona central de cada fibra de Purkinje parece estar vacía, excepto enlos puntos enque está el núcleo(fig. 19-7). Los haces de fibras de Purkinje también pueden observarse en zonasprofundas del endocardio(fig. 19-7B). Es importante advertir que las fibras de Purkinje sedistribuyen en los músculos papilares antes de hacerlo en las paredes laterales delos ventrículos, en los cuales se diseminanenla forma deunared subendocárdica. Estas fibrasconducen al impulso para la contracción con mucha mayor rapidezque
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SlSTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
elmúsculocardiacocomún, y p o r esta razón,tal que los rntiscrdos pupilares disposición permite "capten" la tensión o sobrecarga en las valvas de las válvulas mitral y tricúspide, antes que se ejerza totalmente en ellas l a fuerza de la contracción ventncular. También debemos señalar, al referirnos a las figuras 19-2 y 19-3, que la distribución de las ramas del sistema de Purkinje de conducción rápida es tal, que las paredes exteriores relativamente gruesas de los ventrículos, cerca del vértice del corazón, se despolarizan antes que el impulso llegue a las paredes de l a base. P o r l o expuesto, e n términos generales, las zonas apicales de los ventrículos se contraen antes que sus zonas basales (véase eltercer esquema de l a r e d izquierda e n la fig. 19-2 y compárese con el esquema de la derecha). L a estructuraultramicroscópica de lasfibras de Purkinje es, en gran medida, la que cabría esperar c o n base en su aspecto en el microscopio fotónico, dado que contienen relativamente pocas miofibrillas (que muestran estrías transversales semejantes a las que aparecen en e l músculo cardiaco ordinario, dispuestas hacialaperiferia),muchasmitocondrias y gran cantidad de glucógeno. El retículosarcoplásm i c o n o está tan bien desarrollado como e l que se observaen lasfibrascardiacasnormales, y las fibras de Purkinje contienen túbulos transversales e n cantidadesrelativamente escasas, o tal vez n o los contienen. Al parecer, n o h a y r a z ó n p a r a pensar q u e e l tipo de uniones que conectan las células en las fibras de Purkinje entre sí, y con las delas fibrascardiacas comunes, sean &tintas de las que conectan entre sí a las células de músculo cardiaco, y de este modo, nohabría suficientesunionesdehendidurapara transmitirfácilmentelasondas de despolarización de una célula a otra.
Bases del electrocardiograma. El pasoprogreslvo de una onda de despolarización por el corazón, desde el nodo senoauricular hasta las termlnaciones de la red de Purkinje, con la despolarización y la contracción resultantesdelmúsculocardiaco,queocurrenensucesión precisa en diferentes partes del mlocardio, puede identificarse si se revisan los esquemas de la figura 19-2 (de izquierda a derecha). En siguiente lugar, st se pudieran colocar dos electrodos en el corazón en sitios exactos entre los cualesquedaradespolarizadaparte delmúsculocardiaco (y en contracclón), la despolarlzación pondría en marcha una corrtente eléctrica entre los electrodos que podría detectarse por medto de un galvanómetro. Si sedlseñarauntnstrumentoparatal función que registrara en una banda móvil de papel las corrientes temporales desencadenadas por despolarlzacionesyrepolarizacionesdelmúsculocardiacoentre los dos electrodos, tales corrientes podríanser registra-
das en relactón con los momentos en que ocurrieron erl el ciclo cardiaco, lo cual se logra por medio de un tnstrumento conocidocomoelectrocardlógrafo,y el re(ECG). gistroqueproduce,comoelectrocardiograma En siguiente lugar, dado que los tejidos corporales son buenos conductores, no es necesario implantar electrodos enelproplocorazón para obtener un trazoelectrocardiográfico,yen vezdeello,tales electrodos pueden unirse en forma externa a diversas zonas que representan proyecciones de partes diversas del corazón, por ejemplo, los brazos derechoeizquierdoy la pterna izquierda. Con fines especiales pueden utilizarse otras combinaciones de dertvaciones De este modo, es poslblemedir las despolarizacionesdemúsculo que ocurren entre diferentes puntos en planos distintos. En un electrocardlograma normal, las corrtentes detectadas en el corazón en un ciclo cardtaco asumen la forma de desvtaciones o deflexiones a partir de lo que sería una línea recta. Las ondas principales que componen un electrocardiograma normal se muestran en la f l gura 19-8, yse conocencomo ondas P, O , R, S y T, respectivamente. Los electrocardiogramas constituyen regtstro de enormeinterés,demaneraquedesdeestemomento está justificado un comentario breve de sus características, por su amplísimo uso enla medicina clínica. En primer lugar la ondaP(figs.19-2y 19-8) es causada por la despolarización de las auriculas. La repolarizaclón ulterior de tales cámaras no es registrada, porque queda dislmulada por las ondas siguientes. La siguiente onda mantflesta esla llamada R (ftg.19-8),peropoco antesdeellaeinmediatamente después de la mtsma hay pequeños valles descendentes, ilamados ondas Q y S,respectivamente (flg. 19-8).Por lo expuesto las ondas Q. R y S suelen ser conocidasconelnombre de complejo QRS. La onda R es el resultado de despoiartzactón de la mayor parte del músculoventricular, en tanto que las ondas Q y S dependen de la despolarlzación de la prtmera y las últtmas partes de los ventrículos, respectivamente. La onda T es productda por la repolarizactóndelmúsculoventricular. La figura19-2 correlactona las ondas observadas en un electrocardiograma, con los fenómenos que ocurren dentro del corazón, en cualquier momento dado del c ~ c l ocardiaco. La reglóncon puntosen el esquema delaizquierdade la ftgura 19-2, por ejemplo, lndtca los stttos en que ocurre la despolarizaclón en el comlenzo de la onda P, que está tndlcada en el electrocardiograma en la figura 19-8. La figura 19-2, de Shepard, es muy útil para estudtar el ciclo cardtaco y entender la forma en que se lleva a cabo. Relación con la medicina. La mayoríade los trastornoscardiacos queatienden los médicosentrañan anormalldades en la functón del sistema de conducción de tmpulsos en el corazón. La lista de anormalidades es demasiado larga, y los electrocardtogramas tienen enorlos sittos de lesión del meImportanciaparadetectar miocardio o de alteractón en la función del sistema conductor. Cabe mencionar en parttcular un tipo de disfunción, porque demuestra que existen posibles células de
APARATO CIRCULATORIO
marcapaso en partes que no son el nodo senoaurlcular, y todavía más,quelaexplicación de que no funcione normalmente como marcapaso (y de este modo, trastorne el ciclo cardiac0 normal), es que no se despolarlzan espontáneamenteconlamismarapidezque lo hacen lascélulas del nodosenoauricular.Sobretalesbases, ensituaclonesnormalestalescélulas se despolarizan por la onda de despolarización que recorre las auriculas, en sentido descendente,a través del srstema de conducción deimpulsos, fase despuésde la cual se repolarizan.Sin embargo, antes de quecuenten con tiempo para despolarlzarse espontáneamente se despolarizan de nuevopor accion de la siguienteonda de despolarización que recorre todas las auriculas y el sistema de conducción. Otras posibles células de marcapaso demuestran su presencia en caso de que haya bloqueo de la conducción en el haz auriculoventricular, el cual no es un fenómeno muy raro, que puede ser permanente o intermltente. En tales situaciones de bloqueo de haz de His, la onda de despolarización que se origlna unas 70 veces por minuto en el nodo senoauricular no llega a los ventrículos, y podría originar la muerte inmediata si no fuera porque existen células potenciales de marcapaso entre las células cardiacas ordinarias de los ventrículos. Sin embargo, éstas se despolarizan espontáneamente con un ritmo mucho menor (28 a 40 veces por minuto), en comparación conlas del nodosenoauricular, de tal modo que las contracciones que desencadenan espontáneamente,en el ventriculo no estánsincronizadas con las de lasauriculas,quecontinúancontrayéndoseconritmo normal. Por la razón expuesta, un individuo incapacitado en formarepentinapor un bloqueo de haz de His,sufre un colapso, pero por lapresenciadeestas posiblescélulas de marcapaso en los ventriculos, se originansuficientes contraccionesventriculares para que el sujeto viva cuando menos en posición prona. Por los avances de la ciencia moderna es posible devolver a la salud a tal individuo por medio de un marcapaso artificialconectadocon los ventriculos, que se encarga de la función reguladora del ritmo, desde las células de marcapaso de los ventriculos que se despolarizan lentamente, y se induce a losventrículos acontraerse en forma irregularhastallegar a los 70 latidosnormales por minuto. Con casi todos los marcapasos artificiales quedescribiremosmás adelante, las contracciones ventricularesnoestánsincronizadasconlas auriculares, de tal forma que cabria pensar que los ventrículos no se llenan de maneraadecuadaantesdeocurrirla contracción ventricular, Sin embargo, las contracciones auriculares no tienen tanta importancia en el llenado de los ventriculos relajados, como se pensó alguna vez. Su función principal es actuar como reservarlo, y cuando Se relajan los ventrículos después de la contracción, la sangre que entra en ellos en cantidad suficiente permite una contracción ulterior eficaz. Para el lector que desea mayores detalles sobre los marcapasos artificiales presentaremos una descripción introductoria. Marcapasosartificiales. Son aparatos electrónicos impulsados por corriente de baterías, y son del tamaño
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Fig. 19-8. Electrocardiograma deun
corazón humano normal. Para más detalles, consúlteseel texto.
de un reloj de bolsillo. Es posible implantar un marcapaso bajo anestesia local en el tejido subcutáneo, sitio en el que se introducirá un alambre del marcapaso a una vena, y por tal estructura, se llevaráhastaelcorazón derecho de manera que bajo control fluoroscópico se Introducirá su terminal a través de la válvula tricúspide hasta el ventriculo derecho; aquí se alojará firmemente en sus trabéculas, para hacer contacto eléctrico satisfactoriocon el endocardio.Sinembargo, los marcapasos pueden colocarse en otros sitios y conectarse al ventriculo por otras vías. El tipo común de marcapaso artificial está diseñado para enviar un impulso eléctrico de magnitud suficiente para poner en marcha una onda de despolarización en los ventrículos, y , de estemodo,lograrla contracción de talescámaras,con ritmo regular; v. gr., 72 veces por minuto. Sin embargo, en sujetos que tienen sólo un bloqueo intermitente del haz de His, su propio marcapaso, esto es, el nodosenoauricular, en ocasiones también transmite impulsos a los .ventrículos. de tal modo que los impulsos de su marcapaso o del marcapaso artificialpuedenllegar en momentos en que el músculo ventricular esté ya despolarizado y no muestre reactividad. Todavía más, tal situación podría originar contracciones ventriculares con espaciamiento irregular, muchas de lascualespueden ser relativamenteineficaces, problema que se evita con el empleo de marcapasosfijos. En ellos, se utiliza el mismoalambreal los corazón,queconduce impulsosparadespolarizar ventrículos entre uno y otro latidos, como un “sensor” para detectar si aparecen ondas normales R en los ventrículosdurante los periodos en quefuncionanormalmenteel haz auriculoventriculardel individuo. En un marcapaso de estetipo,la captaciónde unaonda R normal impide que el aparato envie la suya exactamente en el momento oportuno. De este modo, cuando el sujeto posee un marcapaso “fijo” y surge un bloqueo intermitente, la frecuencia del pulso aumentará si su haz está conduciendo, y su marcapaso artificial estará inhi-
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
bldo de manera constante, pero si su haz no conduce, habrá constancia en la frecuencla del pulso, por el rltmo que impondrá el marcapaso artlfictal. En la actualidad se cuenta con marcapasos artiftciales que envían señales al ventriculo en momentos exactos, en respuesta a la despolarización auricular, y en este sentido reproducen el control fisiológico normal de las contracciones ventricul,ares.
MEMBRANAS DE RECUBRIMIENTO EXTERNO EINTERNO DEL CORAZON Cavidadpericárdica. El miocardio está cubierto por una membrana conectiva fibroelástica, y esta a su vez, lo está por una sola capa de mesotelio. Tal membrana fibroelásticacubierta por mesotelioque estáunida al endomisio y que se continúaconél, recibe el nombre de epicardio. Porfuera dedicha capa hay otra membrana fibroelástica que es el pericardia, recubierto por mesotelio. Entre el mesotelio que recubre el pericardio y el que cubre el epicardio hay un espacio potencial, la llamada cavidad perichrdica, que en el sujeto sano contiene hasta 50 m1 de líquido, distribuido en una fina película entre las superficies mesoteliales en aposición. El epicardio se continúa con el pericardio en la raíz de los grandes vasosque llegan o salendelcorazón. El recubrimientomesotelialdelepicardio, por lo expuesto, también se continúa con el propio del pericardio, en tal forma que a menudo se conoce el primero como capa visceral del pericardio seroso y el segundo como capa parietal del mismo, y se denomina pericardio fibroso a la parte fibroelásticaexterna del pericardio. La capalubricantedelíquidoentre el recubrimiento mesotelial del pericardio y el que recubre el epicardio,constituyeunasuperficiedeslizanteque permite al corazóndesplazarselibremente durante la contracción y la relajación. En algunas enfermedades aumenta notablemente el volumen de líquido de la cavidad pericárdica, en tanto que en otras el epicardioquedaunidoporadherenciasfibrosas al pericardio.Ambostrastornosinterfieren en la acción del corazón. Epicardio. Suscaracterísticashistológicasvarían en diferentes zonas del corazón. Su capa mesotelial superficial es unpavimento de células angostasy aplanadas, típicas del epitelioplanosimple(fig. 7-4). Esta capa está sobre otra de tejidoconectivo común que contiene finos vasos sanguíneos, linfáticos y fibras nerviosas. En la parte más profunda de esta capa hay vasos sanguíneos de mayor calibre y cantidades variables de grasa. La zona más profun-
da de la capa de tejido conectivo se fusiona con el endomisio del músculo cardiac0 subyacente. Endocardio. Recubrede modocompletoaurículasyventrículos,ytambiénlasestructurasque sobresalen en su interior como valvas, cuerdas tendinosas y músculos papilares, que describiremos en párrafos siguientes. En términos generales, el grosor del endocardio varía en forma inversa al del miocardia que reviste. El endocardio consiste en tres capas. La más interna comprende un endotelio apoyado en fino tejido conectivo; dicha capa se continúa con la que recubre los vasos sanguíneos que desembocan en el corazón. La siguiente capa, o capa media, es la más gruesa, y consiste en tejido conectivo denso en el cual existen muchas fibras elásticas, particularmente en su zonainterna. Suelen estardispuestas en sentido paralelo a la superficie, y en algunossitiosenqueson abundantes,alternancon capas de fibras colágenas. En la parte externa pueden haber también algunas fibras de músculo liso. La capa más profunda del endocardio consiste en tejido conectivodispuesto de maneramásirregular. También puede incluir grasa (f en la fig. 19-7B); esta capa contiene vasos sanguíneos en algunos sitios, y también ramas del sistema de conducción de impulsos (fibras de Purkinje, fig. 19-7) descritos en la sección precedente. El tejido conectivo de esta capa se continúa con el endomisio del miocardio. "ESQUELETO" DEL CORAZON La aorta y la arteria pulmonar nacen de los ventrículos izquierdo y derecho, respectivamente. En su punto de origen cada una está rodeada de un anillo fibroso. El tejidoconectivodenso(fig.19-9)de dichos anillos se continúa en forma directa o indirecta porunamasatriangulardetejidoconectivo denso, que puede tener alguna tendencia a la formación de cartílago, que es el trígono fibroso, con el tejidoconectivode los anillosfibrososquerodean los orificios auriculoventriculares. Los anillos fibrosos rodean los orificios de salida de las auriculas y los ventrículos e impiden que el orificio con las valvas se dilatecuando se contraen las paredesmusculares de las cámaras, e impulsan a presión su contenido para que pase por ellos. Tales estructuras fibrosas junto con la parte fibrosa o membranosa del tabique interventricular (fig. 19-5, ct), también constituyenunmedio para inserción de los extremos libres de las fibras de los músculos cardiacos. Portalrazón,dichasestructurasfibrosasa veces han recibido el nombre de esqueleto del corazón.
APARATO CIRCULATORIO
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VALVULAS CARDIACAS
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Cadaventriculo tiene unaválvuladeentraday otradesalidaque poseehojuelas(figs.19-9 Y 19-10). Las hojuelas o valvasdedichasválvulas son, en esencia, pliegues de endocardio (fig. 19-91, perodadoquedoscapas solas deendocardio,no tendrían la fuerza suficiente para soportar las presiones generadas, en la zona media de cada valva hay un refuerzo de una capa plana de tejido conectivo denso. La válvula de ingreso del ventriculo derecho consiste entresvalvasy recibe el nombre de válvula tricz(lspi&. La válvula de ingreso del ventriculo izquierdo tiene sólo dos hojuelas, razón por la cual se le hallamado bicúspide, o conmayorfrecuencia, mitral, porque se asemeja mucho a la mitra de un obispo. Las hojuelas de las válvulas auriculoventriculares poseen estructura histológica similar.Estáncubiertas en ambos lados por endocardio y tienen una capa mediadesosténabase de tejido conectivodenso, con numerosas fibras elásticas. En la base de la valva la lámina medial, hecha de colágena, se continúa con el tejido conectivo denso de los anillos que rodean los orificios. En tal sitio se han descrito fibras de músculo liso y se les ha atribuido acción esfinteriana. Los capilares pueden aparecer en la base de la hojuela (donde existen fibras lisas) pero no se extienden hasta las propias valvas, en el ser humano. Las células que las integran están distribuidas en todo el tejido conectivo denso de las válvulas, y pueden vivir del líquido tisular obtenido del plasmasanguíneointracardiaco,quebañalas válvulas. Las cuerdas tendinosas hechas de tejido conectivo denso queestáncubiertasdeendocardiodelgado, van desde los músculos papilares hasta la superficie ventricular de la capa media de sostén de cada valva, (capa de colágena). Debemos señalar que las valvas delos orificios desalidacomoson la aortay las válvulaspulmonares,seabrenconlacontracción ventricular, y que solamente las válvulas de entrada una vez cerradas (tricúspide y mitral), son las que soportan toda la presión de la contracción ventricular.Por lo expuesto, existe el peligro quedurante unacontracciónventricularpotentesecomporten como una sombrilla lo haría en una ráfaga intensa de viento y que pudieran sufrir eversión (salvo que haya protección especial). Las cuerdas tendinosas y los músculos papilares que se insertan en su base, limitan la zona de "excursión" de las valvas cerca de sus bordes libres, dentro de la auricula (véase la fig. 19-3).
Fig. 19-9. &quemade un corte longitudinal del corazón(con poca amplificación), enel sitio enel cual la pared del ventriculo (zona inferior izquierda) se continúacon la valvade la válvula aórtica. El tejidodelabasedela valva se fusiona con el esqueleto fibroso del corazón. Se señala parte de lapared de la aorta y la paredaórtica del ladocontrario del interior del vasoestaríaa laderecha del áreailustrada.
La válvula de salida del ventriculo derecho recibe el nombre de semilunar pulmonar, porque sus hojuelas tienen forma de media luna. La vhlvula de salida del ventriculo izquierdo se conoce como válvula semilunar a6rtica ytambién tiene tres hojuelas(fig. 19-10). Las hojuelas o valvas de estas válvulas son más delgadas que las auriculoventriculares. Sin embargo, tienen la misma estructura general y en esencia, son pliegues de endocardio reforzados por una capa media de tejido conectivo denso. Los pliegues de endocardio en su base se continúan con el "esqueleto" del corazón (fig. 19-9). No poseen cuerdas tendinosas. Las válvulas contienen una cantidad importante de tejido elástico en sus caras ventriculares (fig. 19-9).
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SISTEMAS
/ Valva
Y APAIMTOS
I
UEi CUEXPO
Nódulo
Línea de engrosamiento Vista desde abajo
cada hojuela el engrosamiento en la línea cercana al borde libre, está acentuado hasta formar un nódulo (fig. 19-10). El borde libre de una válvula cerrada se curva hacia arriba al llegar a este punto, de tal modo que la porciónenpuntaconstituyeunaverdadera valva(fig. 19-10). Las enfermedadesdelasválvulascardiacaspueden originar graves problemas; en los niños con fiebre reumática las hojuelas pueden ser asiento de un proceso inflamatorio que deforme su línea de cierre. La cicatrización dela zonainflamatoria en las hojuelas suele acompañarse de incremento notable en su componente colágeno, y como resultado, se vuelven másrígidas y se acortan o deforman. Las hojuelas también pueden adherirse entre sí. Sea como sea, el resultado es que las válvulas no se abren ni se cierran adecuadamente. En sus años clínicos el estudiante puede detectar muchos ejemplos de válvulas con tales alteraciones. En la actualidad es posible substituir las válvulasafectadas,poralgunostipos de válvulas artificiales o trasplantes.
ARTERIAS Y ARTERIOLAS
Fig. 19-10. (Esquema superior) Lastreshojuelas dela válvula aórtica, tal como aparecen cuando se secciona este gran vaso y se extiende.Adviértase que los orificios de las arteriascoronarias están situados exactamente por arriba de las valvas. (Abajo) Aspecto de la válvula aórtica cuando está cerrada, tal como se vería desde abajo,
En una hojuela de una válvula semilunar la capa mediadensaestáunpocomásgruesa,siguiendo una línea cefcana a su borde libre, paralelo a la misma, en particular, cerca del p m t o medio de la valva. Esta línea engro,,d,i *,;/ n i ) ~. borde libre) es aquella en la cual las v,ilvas se coaptanytocan cuando se cierran. En este punto el tejido debe ser resistente. Entre esta línea de engrosamiento tisular y sus bordes libres, las hojuelas son más delicadas. Estos márgenes libres muy plegables permiten obturaciónperfecta de la que se obtendríacon tejido más rígido. De los bordes libres de las tres valvas con su fondo del saco, que sobresalen en el interior, desde el recubrimientodeunvasoparahacer un sello perfecto se necesita que cada hojuela, una vez cerrada la válvula, posea una zona triangular, con su vértice en el centro del vaso (fig. 19-10). Enel vértice de
Hay tres tipos principalesde arterias, y aunque todasconducensangre, tales estructuras ejecutan funcionesunpocodiferenteseimportantesalas cuales está adaptada particularmente su estructura. Se dividen en: 1 ) arterias elásticas, 2) arterias musculares o de distribución,y 3 ) arteriolas. No hay unadivisióntajanteentrelostrestiposseñalados, porque es fácil encontrarsuperposición o fusión entre varios tipos, esto es, el tipo 1 posee características comunescon el tipo 2 y así, el tipo 2 con el tipo 3. Describiremos cada tipo por separado. Arterias elásticas. Para simplificarlaexposición siguiente sólo nos ocuparemos de la circulación general. El ventriculoizquierdoexpulsasangreen la aorta en forma rítmica, a razón de unos 70 "chorros" porminuto.Durante la contraccióndedichoventrículo, la presión generada es relativamente grande, pero entre una y otra contracciones la presión en el árbolarterialdisminuiríaacero si lasparedes del sistemadearteriasfuesenrígidascomolasdeun tubo de metal. Sin embargo, persistepresiónen el árbol arterial entre una y otra contracciones ventriculares, aunque en grado menor, porque las paredes de las arterias que nacen directamente de cada ventriculo tienen fundamentalmente muchas capas compuestas por láminas elásticas, razón por la cual han recibido el nombrede arterias elkticas. La sangre que a ellas llega en la contracción del corazón estira la elastinade sus paredes. De este modo,después
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APARATO CIRCULATORIO
que el ventriculo ha terminado de contraerse, se cierra SU válvula de salida, y las paredes de las arterias elásticas estiradas cuando se contrajo el ventriculo, se contraen pasivamente para conservar la presión dentro del sistema por un lapso breve, antes que el ventriculo se llene y contraiga de nuevo. Presión sistólica y diastólica. La presión dentro del árljol arterial generada durante la contracción de 10s ventrículos recibe el nombre de sistólica (del gr. systole, contracción), y es aproximadamente el 50% más de la correspondiente a la presión que persiste en el tejidoelásticoestiradodelasparedes arteriales, entre una y otra contracciones del corazón; a esta última se ha dado el nombre de presiórl diastólira (del gr. diastole, dilatación). La presión ininterrumpida dentro del árbol arterial durante la diástole es conservada fundamentalmente por las arterias de mayor tamaño, porque sus paredes están hechas principalmente de elastina. Las ramas que nacen de las grandes arterias que llevan sangreadiferentespartesdelcuerpo poseen una función distinta, y pueden tener paredes de un carácter un poco diferente, como describiremos. Arterias musculares o de distribución. Las diversas estructuras del organismo en diversas situaciones de actividad, requieren cantidades distintas de sangre; por esta razón, las arterias deben ser capacesderegular su calibre interior, de tal forma que en un momento exacto puedan transportar cantidades suficientes de sangre. Por ejemplo, los músculos del brazo derecho de un jugador de tenis diestro, requieren más sangre durante un juego que los de su mano izquierda. La regulación del calibre interiordelasarteriasde distrihucibn estábajo control de la división simpática del sistema nervioso autónomo, por medio del músculo liso que inerva. Las paredesde las arterias dedistribuciónestán compuestasprincipalmentepor las llamadasfibras de músculo liso, dispuestas en capas circulares (que en realidadestándispuestasenespiral), y tales fibrasreaccionanimpulsos a nerviosos;yotros estímulos, regulando el calibre interior de la arteria en que están. Si las paredes de esas arterias fuesen de elastina, que sólo puede restirarse y volver a su posición en forma pasiva, el control nervioso seria imposible. El componente importante de sus paredes esel músculo liso, y por esta razón las arterias de distribucióntambién reciben el nombredearterias musculares. Regulan la corriente de sangre a diversaszonasdelcuerpo,de acuerdo a las necesidades de tales zonas. Arteriolas. Para que el ser humano adopte la posición de bipedestación, en el interior del árbol arterial debe persistir un grado importante de presión;
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de lo contrario la sangre no podría llegar en cantidadessuficientesadiversos lechos capilares como los del cerebro, que necesita que se supere la fuerza de la gravedad. A pesardeello, la presióndebe conservarse dentro del árbol arterial de tal manera que la sangre llegue a los lechos capilares con menorpresión,dado quelasparedesdeestosvasos son lo bastante delgadas (y en consecuencia, débiles) para así permitir la difusión constante y fácil a través de ellos. La llegada de sangre arterial a presión relativamente pequeña a los lechos capilares, se logra pormediodelas arteriolas, estructurasque,como su nombre denota, son arterias muy finasque tienen el interiorbastanteangosto,pero susparedes sonmusculosasygruesas. La sangre tiene una viscosidad dada y por esta razón, el interior fino de las arteriolasofrecenotable resistencia asupaso y ello permiteque se generen presiones importantes en un puntoanteriora ellas. El gradode presión dentro del árbol arterial en su totalidad es regulado antetodopor la magnituddel torlo de las células del rnícsculo liso en las paredes de las arteriolas, el cual, a su vez, es regido por el sistema nervioso autónomoyporhormonas,como describiremos en otro capítulo. Si el tono delas células de músculo liso aumentaporarriba de lo normal,aparece hipertensión(presiónarterial alta).
ESTRUCTURA MICROSCOPICA DE LAS ARTERIAS La paredde las arteriascontiene las trestúnicas siguientes,quea pesar deloquepudierasugerir la siguiente descripción, no son tan nítidas en sus límites: 1) la intima que es la más interna, 2 ) la media y 3) la adventicia o capa externa. El grosor relativo de cada túnica o capa y el tipo de tejido que contiene, depende del tipo de vaso en cuestión, esto es, si es arteria elástica, muscular o arteriola. Límites y composición de las tres capas como se observan en los cortes teñidos con hematoxina y eosina Las tres capas se distinguen mejor en las arterias musculares, de tal modo queusaremos ese tipo de vaso para descripción. Arteriasmusculares. La intima estálimitadaen su superficie interna por el endotelio, que se incluye como parte de la misma, y en su superficie extena, par una lámina importante de elastinallamada lú-
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
1 Media
‘Adventicia
A
Arteria
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Vena
Fig. 19-11. A) Microfotografía de mediana amplificación de un corte transversal de parte de la pared deuna arteria de distribución. B) Microfotografía (con la misma amplificación) de un corte transversal de parte de la pared de una de las venas satélites. Adviértase la enorme diferencia en el grosor de la media entre la arteria y la vena.
mina elástica interna, que también se considera como parte de laintima.Dichalámina se adviertecon mayor nitidez en las arterias musculares que se han Lámina elástica interna bifurcada
Fig. 19-12. Micrototografía con gran amplificacibn de un corte transversal de la pared de una arteria de distribuci6n, an quese advierte la lámina elástica interna bifurcada en la intima, y los núcleos de las células de músculo liso (con configuración contraída), de la mediaque está por debajo.
contraído después de la muerte (porque no hay presión arterial para distender la pared), en las que tiene el aspecto deuna línea rosa brillante, ondulada; queenla figura 19-llA se advierte como una línea obscura ondulante por debajo del endotelio. En muchas arterias musculares, el endotelio que recubre el interior de la arteria parece estar directamente sobre la lámina elástica interna. En ocasiones se observan dos láminasinternas,fenómenodescrito como bipartición de esta misma lámina (fig. 19-12) La capa media de una arteria muscular está compuesta esencialmente demúsculo liso dispuesto en forma espiral (figs. 19-llA y 19-12). La substancia intercelular, que constituye el mediode unión de las célulasdemúsculo liso, es sintetizada por las propiascélulas y ensu mayor parte es elastina. Existe una cantidad relativamente mayor de elastina en la media de una gran arteria muscular que en la de menor calibre. El borde externo de la media de una arteria muscular se caracteriza por la presencia de una lámina importante de elastina que recibe el nombre de lámina elástica externa. La adventicia de unaarteriamuscularvaría en espesor,pero en promedio, tiene entrelamitad y lasdosterceraspartes del grosor de la media (fig. 19-11A).Estácompuestaprincipalmente de fibras elásticas, que en la fig. 19-11A muestra tinción obs-
APARATO CIRCULATOR10 Fig. 19-13. Esquema de la estructura de la paredde las arterias coronarias, con base en un estudiode tales vasos en los neonatos. Los engrosamientos de la intimason de magnitud variable. (Con base en los trabajos de Jaffé, D., Manning, M., and Hartroft, W. S . : Coronaryarteries in the earlier decades of man. Fred. Proc., 27:575, 1968.)
cura,pero que también incluye fibrascolágenas. Por todo 10 expuesto, la mayor parte dela elastina en la pared delas arterias musculares está en la adventicia.
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ARTERIA CORONARIA DEL NEONATO
En esta última capa se encuentran presentes finos vasos llamados uusu uusorurn (vasos de vasos), particularmente enlas arterias de mayor calibre. En la adventicia también hayvasoslinfáticos.
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SlSTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
que posiblemente los macrbfagos que se advierten más tarde enla intima engrosada nacen de células que llegaron a esta capa a través de la sangre. Las almohadillas musculoelásticas puedenobservarse en el cuadrante superior izquierdo de la figura 19-13, y tienden a mostrar dos capas. La superficial contiene substanciaintercelularmásarnorfa y menos fibras que la capa profunda. En siguiente lugar, como señalaron Jaffé, Hartroft, Manning y Eleta, el aspecto que pudiera tener enorme importancia enla génesis de la aterosclerosis (que comentaremos más adelante) en las arterias coronarias, es que el engrosamiento de la intima tiende a ser de tipo general en toda su estructura, desde Fig. 19-14. Microfotografía de parte de la pared de la arteria los primeros decenios de la vida. El engrosamiento coronaria (corte longitudirrall de un niño de cinco años. Obsérvees de la misma naturaleza que el observado en neose que la intima (int) por intervención de las células de músculo natos en las bifurcaciones, pero no tan intenso. Coliso, se ha vuelto un poco más gruesa en su mayor parte de tipo moresultadodedichoengrosamiento, suele haber indiferenciado que están dispuestas en sentido longitudinal debajo del endotelio. En plano profundo a la capa señalada, las célu- fibras elásticas y no lámina elástica interna directamentepordetrásdelendotelio,de tal formaque las de músculo liso de la media (med) forman una capa circular, yde este modo, se hanseccionado en formatransversal. Enla tambiénaparecen pequeñosdepósitos de colágena adventlcia (adv) se aprecian las fibras colágenas yfibroblasto-. en la intima de dichos sitios. Las células de esta ca(Por cortesía de D. Jaffé.) pa subendotelial en su mayor parte son del tipo liso indiferenciado que hemos descrito. Sin embargo, en Arterias coronarias. Una causa importante de in- la intimaestán dispuestosen sentidolongitudinal, capacidad y muerte es la trombosis de las arterias en tanto que en la media lo están en forma circular, coronariasque riegan el miocardio,yporestaraaunque un pocoespiral(fig. 19-14). zón, nos ocuparemos en detalle de su estructura. Arterias elásticas. En ellas la intima es mucho más Son de tipo muscular, pero difieren un poco del ti- gruesa que la de una arteria muscular (fig. 19-15). en po común de arteria muscular. Por lo regular el en- Porejemplo, la intima delaaortacomprende, doteliodeunaarteriamuscularfinaestádirectapromedio 20% del espesor total de la pared del vaso. mente sobre la lámina elástica interna, como se obEn los cortes teñidos con hematoxilina y eosina en servaenlafigura 19-12. Sin embargo, en algunas la mitadizquierda de la figura19-15, tiene un aszonas de las arterias coronarias de neonatos tal afir- pecto más pálido que la media, y en el corte teñido mación no es totalmente válida, como apreciaremos con colorante para elastina, mostrado a la derecha, en párrafos siguientes. puede advertirse que la intima contiene menos elasJaffé, Hartroft, Manning y Eleta describieron entina que la media. grosamientos de la intima, llamados "almohadillas" El componenteelásticode la partede la intima musculoelásticas, en los sitios de ramificación de las entre el endotelio y la lámina elástica interna, está arteriascoronarias en los neonatos(fig.19-13). Se en la forma de fibras y láminas incompletas, incluipiensa que el tejido en esos sitios se origina de cé- das, junto con células, en la substancia intracelular lulas lisas no diferenciadas de la media, que emigran amorfa. Es muy probable que el principal tipo celudesde ese sitio a travPs de fenestraciones en la lámi- laren la intimanormal sea el mismoque hemos na elástica interna (fig. 19-13), para asumir una po- descrito en las arterias coronarias, esto es, un tipo relativamente indiferenciado demúsculo liso que sición subendotelial. En este sitio producen elastina puede producir los diversostipos de substancia inen la forma de fibras o láminas incompletas. Adetercelular que aparecen en la intima. Sin embargo, más, probablemente producen otros tipos de substancia intercelular (en su mayor parte, substancia de también se han descrito otros tipos de células en la cemento, pero en ocasiones también un poco de CO- intima de las arterias elásticas, por ejemplo, fibroblastos y macrófagos. lágena) en tales almohadillas. El borde externo de la intima se caracteriza por la Otras células, además de las del músculo liso indiferenciadas, también pueden aparecer en tales presencia deuna lámina elástica externaqueestá engrosamientos durante los primeros años de vida. considerado como parte de esta capa, pero es similar a otras láminas que caracterizan tan nítidamente Por ejemplo, los monocitos penetran en tal forma,
APARATO ClRCULATORIO
Intima
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/
Media
Pidventiaa Hematoxilina y eosina
/ I
Inción para tejldo elástico
Fig. 19-15. Microfotografías con poco aumento, de cortes seriados de la pared de la aorta, enla cual las fibras elásticas y las láminas se han teñido específicamente en el corte de la derecha.
a la media, y por esta razón, la describiremos someramente. Sin embargo, no siempre es fácil diferenciar la lámina elástica interna en sí, porque existe gran cantidad de elastina en la intima. La media de una arteria elástica comprende la mayor parte de su pared, y consta principalmente de láminas de elastina fenestradas y disposición concéntrica, semejantes a la lámina elástica interna de la intima. En la figura 19-15B, tienen el aspecto de líneas obscuras, y en la figura 19-15A, de líneas claras. El número de ellas varía con la edad. Hay unas 40 en el neonato y hasta 70 en el adulto. Las láminas son más gruesas en los adultos que en los niños. Las células de músculo liso entreláminasadyacentesson del tipodescrito,queproducenademás de la elastinade las láminas, y fibraselásticascolágenas finas de los intersticios interlaminares, cantidadesimportantesdeunasubstanciaintercelular amorfaentreláminasadyacentes,entre las cuales estánincluidaslascélulasde la túnicamedia. La substancia intercelular, en este sitio es más basófila que la substanciadelcemento del tejido conectivo ordinario, lo cual sugiere que contiene una propor-
ción mayor de glucosaminoglucanos sulfatados. 'Todavía más, hay pruebas adicionales que la substancia intercelular amorfa en dicho sitio es producto de un tipo celular que en algunas especies, cuando menos, posee algunos de los atributos de los condrocitos (o cuando menospotencialidades). En experimentos no publicados Ham observó que la administración de una dosis muy grande devitamina D a conejos,dosisquecausaba calcificación de la media, se caracterizaba poco después por la aparición deanillosdecartílago en lapared aórtica.Como dato curioso, los anillos estaban dispuestos en forma regular, y rentedaban la distribución de los anillos de cartílago en la tráquea. Hartroft (comunicación personal) también ha observado que se forman anillos de cartílago en la pared aórtica de animales en los cuales se produjo una arteriopatía por medios dietéticos. Como hemos señalado, al parecer, las células del músculo liso indiferenciadas, de las arterias, parecen tener notable potencialidad. El límite superior de la media está definido por la lámina elástica externa.
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
La adventicia de una arteria elástica es fina (fig. 19-15A), y consiste e n tejido conectivo de disposición irregular que contiene fibras colágenas y elásticas. En ellaestánfinos vasos que se distribuyen también e n el tercio externo de la túnica media, llamados uusa uusorum. Tambiénlaadventiciacontiene capilares linfáticos. Señalaremos pronto la explicación por la cual no existen capilares ni linfáticos en la parte internade la pared de una arteria. La colágena de laadventicia de lasarterias elásticas puede servir como una vaina para contener la expansión excesiva de l a arteria.
Cambiosenparedesarteriales por aterosclerosis. Este tipo de arteriopatía es una causa importante de muerte, y por esta razón, comentaremos algunas caracierísticas histológicasdelasarteriaselásticas y musculares que puedan tener alguna relación e Importancla. La aterosclerosis, tan frecuente en nuestra sociedad, comprende la degeneración de parte dela h t / ma,y en ocasiones,incluso porcionesmás profundas de arterias importantes. Las lesionessugteren que el metabolismo de lípidos participa en su formación, dado que substancias como el colesterol pueden acumularse allí. Las lesiones de este tipo suelen llamarse ateromas, porque su contenido en ocasiones tiene el aspecto de unapapilla.Laaterosclerosis(delgr.athere,papilla y sclerosis, endureclmiento), vocablo que denota el endurecimiento de la papilla a la que nos referimos, no sería tan grave si no fuese por el hecho de que las plaquetas comienzan a adherirse a la superifice interior, áspera, del vaso, precisamente en el sitio de la lesión aterosclerótica y en particular, si se ponen en contacto con la colágena (pág. 305),comienzan a formar un trombo. En consecuencia, desde el punto de vista dela medicina preventiva, hay dos problemas Interrelacionados: 1) evitar la aparición de la aterosclerosis, y 2) impedir la formación de trombos en las lesiones ateroscleróticas. Este último fenómeno, es el que causa la trombosis coronaria o el accidente vascular cerebral, que puede llevar a lamuerteporque la parte delcorazón o del cerebro querecibe sangredela arteria afectada,degenera y muere. Cabríapreguntarentonces si existenpeculiaridades en la imagen histológica de las paredes de las arterias elásticas y de algunas musculares (por ejemplo, las coronarias) que aportaran algunos datos del por qué suelen ser asiento tan frecuente de lesiones degenerativas y formación de trombo. En estesentido,consideraremos brevemente el mecanismo de nutrición de las paredes de las arterias, que es diferente del que se observaen otras partes del cuerpo. Algunos problemas relacionados con el aporte de oxígeno y nutrimentos a la pared arterial y la eliminaciónde los productos de desecho. La pared de una arteria es estirada por la presión desde su interior, lo cual plantea problemas singulares en su nutrición. La disposiciónhabitualparallevar oxígeno y nutrimentosa unamasaimportantedetejidos, es que
quede totalmente invadido por captlares. Por lo común, los capilaresrecibensangre a muy baja presión, pero si 10s lechos capilares con tales características estuvieran en las partes internas de las paredes de las arterias, SUfrtrían Colapso por la presión relativamente grande de la sangre en el interior de la arteria, que se transmitiría cuando menos a las capas internas de la pared artertal y excedería de la presión que existe dentro de los capilares. LOS capilares de baja presión no aparecen en las paredesdelas arterias, excepto enla forma de vasa vasorum, en las capas externas; en estas últimas están abiertos porque la fuerza de la presión de la sangre, en el interior de la arteria es "absorbida" por las capas interna y media de lasparedes, y en consecuencia, no llega a ellos. AI carecer de capilares, las células de la intima y los dos tercios internos de la media, de las paredes de las arterias, deben recibir nutrimentos por medio de difusión de substancias a partir de la sangre del Interior, a través de las substancias intercelulares de la intima y la mayor parte de la media. Sin embargo, todo estoconstituiría un tramoimportante como paraque operase eficazmente un mecanismo de difusión. La S I tuación se asemeja un poco a la del cartílago hialino, estructura en la cual la difusión debe hacerse en distancias bastante grandes. Debemos recordar que la precipitación de minerales en la matriz del cartílago interflere en la difusión y, en consecuencia, con la nutrición de sus células. También el depósito lento o la acumulación de substancias en las paredes arteriales interferiría en el mecanismo de difusión, del cual dependen sus células para la supervivencia. La eliminación de productos del metabolismo, en particular productosniacromoleculares de degeneración, desde las células situadas en las capas internas de las paredes arteriales parecería constltuir un problema todavía mayor, porque no hay capilares linfáticos en las partes internas de la pared para eliminar los productos de desecho, y en particular las macromoléculas. Incluso si los hubiera, la presión dentro de los capilares linfáticos es tan pequeña, que sufrirían colapso por la presión arterial del interior del vaso. Con base en lo expuesto, cabría esperar que habría mayorposibilidaddeque ocurra degeneraclón en las paredes arterlales, que en los demás sitios del cuerpo, y todavía más, que también sería más probable que las paredes de las arterias fuesen sitios de acumulación de material macromolecular queen los tejidosdonde los capilares linfáticos arrastran y expulsanlas macromoIéculas. Es impresión de los autores que en el estudio de la aterosclerosis, el mecanismo de nutrición de las paredes arteriales merece mucha mayor atención de la que se le ha prestado. Otra característlca histológica de las paredes arteriales que tiene importancia en la aterosclerosis es el tiPo indiferenciado decélulasdelmúsculolisoquehemos mencionado. Tal tipo de célula, queestá en la intima, tiene potencialidad amplia y existen innumerables datos deque su proliferacióninterfiereenla génesis de la aterosclerosis. El experimento descrito enla pág. 340 en la cual puede utilizarse como un "marcador" la en-
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zima G-6-PD (glucosa-6-fosfatodeshidrogenasa) en mujeres heterocigotas, parademostrarque en algunos trastornos hemáticos diversos tipos de células sanguiness son miembros de la misma clona, también se ha utilizado para marcar (en mujeres heterocigotas) el origen de los acúmulos de células de músculo liso indiferenciadasqueaparecen en las lesiones ateroscleróticas. Estos experimentos han demostrado que las célulasmuscularestienenel mismo tipodeenzima y, en consecuencia, son clonas(Benditt y Benditt). Para el lector que se ha enterado del control de las poblaciones celulares en el capitulo 6, sería interesante señalar que Martin y Sprague han propuesto la hipótesis de que conforme el individuo envejece, las células de músculo liso bien diferenciadas de sus arterias, tal vez sean incapaces de producir suficiente cantidad de un inhibidor similar a la chalona para frenar la actividad proliferativa de las células de músculo liso, menos diferenciadas, en la intima, de tal modo que éstas se multiplicarían para formar acúmulos de neoformación semejantes a tumores, que desencadenarían el proceso aterosclerótico o por lo demás participarían en el ya presente. Un punto histológico deinterésseñalala presencia de la colágena en la intima; cuanto mayor cantidad haya,existeelmayor peligro de quelasabrasiones u otros defectos en el endotelio permitan a las plaquetas ponerse en contacto con ella, y desencadenar SU aglutinación como se describió en el capítulo 10. Por últimola microscopia electrónica de barrido ha reveladoqueel recubrimiento endotelial de la arteria puede estar lleno de digitaciones semejantes a microFig. 19-16. Micrografía de barridoconpoca amplificación de vellosidades (fig. 19-16), y ellas ejercerían tal vez efecla superficie endotelial de la arteria pulmonar. La superficie intetos hemodinámicos. La capacidad regenerativa de las células endoteliales riorestátachonada deinnumerables prolongaciones similares a al parecer es muy grande, y de ahí que, cualquier de- microvellosidades. (Smith V., Ryan, J. W . , Michie, D.D., ySmith, D. S.: Science, 173:925. 1971.) fecto en el endotelio normal sea reparado con gran rapidez. Todavía más, hay algunas pruebas experimentalesquesugierenquelascélulassanguíneaspueden alojarse y formar nuevo endotelio en el sitio en que no músculo liso en diferenciación. En el capítulo 9, se lo había, lo cual tal vez dependa de que las células ense señala la forma en que la elastina homogénea (señadoteliales se desprenden de su sitio,circulen,y lado con e enla fig. 19-17), termina por estar denimplanten en sitios en que se necesite el endotelio.
Formación de elastina en las arterias en desarrollo. En la formación de arterias,las célulasdel mesénquima rodean en forma laxa los tubos endoteliales en desarrollo,ysediferencian enun tipo de célula que al final asume todas las características de lasdel músculoliso. Según losexpertos,este tipo de células produce la elastina y otras substancias intercelulares de la intima y la media, de una arteria en desarrollo. Enel úngulo inferior izquierdo de la figura 19-17, se señala una parte pequeña de una célula con tales características, y con la clave Sm, quees una micrografía electrónica de la intima de la aorta de un feto. La micrografía señala la elastina de la 15mina elástica interna (marcada iel) dela intima, que se forma en relación muy cercana con las células de
tro deun "andamiaje" de microfibrillas (m en la fig. 19-17)(pág. 261). Los procesos de síntesis y secreción de proelastina son muy semejantes a los de la procolágena, que se describieron en el capítulo 9 y que se ilustran en las figuras 9-7 y 9-8. Crecimiento de la lámina elástica las de arterias. Durante el crecimiento posnatal, la lámina elástica tiene que cubrir una zona amplia para abarcartodo el interior delas arterias en crecimiento; elloobligaaque en alguna formaaparezca más elastina dentro de la propia substancia de la lámina, a pesar deque la elastina se forma por crecimiento aposicional. A este respecto, incluso en contra de lo expuesto,debeseñalarse quelas láminaselásticas son fenestradas. Cabe suponer en forma exacta que
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SlSTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
Fig. 19-17. Microgratía electrónica ( X 16 OOO) de la intima de la aorta de un feto humano, que muestra la lámina elástica interna (iel) por debajo de las células endoteliales (e). Enla esquina inferior izquierda se aprecia parte de una célula de músculo liso en diferenciación (Sm) que tal vez produzca elastina y otras substancias intercelulares de la pared. Está incluida en una lámina basal (bl) y posee también fibrillas colágenas (c). Adviértame también las microfibrillas (m) que forman un "andamiaje" para la elastina amorfa (c), de l a lámina elastina interna. (Por cortesía de M . D. Haust.)
la función de las fenestraciones es servir como orificios a través de los cuales se difundan las substancias disueltas para nutrir a las células de planos profundos de la lámina señalada. Sin embargo, las fenestracionestambiénpermitirían el crecimiento de las láminas, en la forma que explicaremos. Durante el crecimiento la aorta, por ejemplo, aumentaenlongitud y anchura. En dichaestructura las láminas elásticas de su pared tendrían que estirarse en dos direcciones. Sin embargo, si se estirara en ambas direcciones una lámina, sus fenestraciones
serían cada vez mayores. Las superficies internas de estosorificiosconstituiríansitiosenloscuales POdría añadirse constantemente elastina a una superficie, para incrementar la cantidad total de la lámina. De este modo, las fenestraciones pueden servir como sitios en los cuales puede ocurrir el depósito aposicional de la elastina durante el crecimiento. Posibilidadderegeneración de las láminas elásticas. Ha habido algunas dudas respectoa si es posible la formacióndenuevasláminaselásticas,en las arterias escleróticas. Los estudios de Ham sobre
APARATO CIRCULATORIO
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Fig. 19-18. A) Microfotografíade gran amplificación de una arteriola.
B) Microfotografía de una arteriola delgada (arriba) con su venula acompañante (abajo).
arteriosclerosis (término general que denota endurecimientodelaparedarterial),enratasque recibieron grandes dosis de vitamina D, método por el cual la mayor parte de la media de una arteria coronariase calcificó casi inmediatamente,indicaron que conforme pasaba el tiempo, se formaba elastina en cada lado del anillo calcificado.
ARTERIOLAS Los vasosarterialescondiámetrosmenoresde 100 pm, reciben el nombrede arteriolas. Como puede observarse en la figura 19-18, el grosor de la pared de una arteriola en un corte de tejido fijado, suele ser tan sólo un poco menor que el diámetro de su interior. Las paredes de arteriolas de mayor tamaño tienen las tres capas comunes. La intima consiste en endotelio, cuya lámina basal está adosada a la lámina elástica interna en arteriolas de mayor tamaño. La media contiene hasta tres capas circulares de células de músculo liso dispuestas, en realidad en forma de espiral, y en las arteriolas de mayor tamaño existe tambiénunalámina elástica interna. La
adventicia puede tener el mismo espesor que la media,ycontieneunamezcladefibrascolágenasy elásticas. Al irse ramificando las arteriolas y al disminuir su calibre, las paredes se adelgazan y la luz es cada vez más estrecha. La proporción entre espesor de la pared y el diámetro del interior, permanece casi constante (compárese la fig. 19-18A, 19-18B, zonu superior), y ello, junto con un cálculo aproximado del número de capas de células demúsculo liso enla media, son criterios que se utilizan a menudo para identificar las arteriolas. En las arteriolas de menor calibre,lasláminas elásticas interna y externa, se adelgazan notablemente (fig. 19-18B), y en las más pequeñas, esto es, las menores de 35 pm de diámetro, faltan por completo. Las células de músculo liso de la media de las arteriolas finas, también están en número pequeño (compárese con las de las partes A y B, zona superior de la fig. 19-18). En las arteriolas de menor calibre, en el corte transversal sólo se advierten una a dos capas de células de músculo liso (fig. 19-18B). La adventicia de las arteriolas finas es muydelgada,yconsisteprincipalmentedefibras colágenas.
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SISTEMAS Y AP.4RATOS DEL CUERPO
Capilar con un linfocito en su Interior
Núcleo de una céiula endotelial
Capilar vacio
Fig. 19-19. Microfotografía demúsculo estriado con inmersión en aceite, que señala lasdiversasimágenesde los capilares en el corte transversal. El corte puede pasar a través de un capilar en el punto en que existe el núcleo de la célula endotelial; en este caso, el núcleo tieneel aspecto de una zona semilunar (superior izquierda). Siel cortepasa por un sitio en donde no hay núcleo, tiene un aspecto de un fino anillo citoplúsmico (zona derecha, del centro, y zona inferior). Dentro de los capilares en el momento del corte puede habereritrocitos o leucocitos (extremosuperior derecho).
CIRCULACION PERlFERlCA CAPILARES Y LECHOS CAPILARES Los capilares suelen estar dispuestos en la forma de redes anastomóticas, llamadas lechos capilares, y precisamente en estos lechos se forma el líquido tisular, y lascélulasrecibenensuinmediata vecindad, oxígeno y nutrimentos. La sangre que llega por un lechocapilar lo hace atravésdearteriolas,y pasadespuésavénulas; el volumen que fluye por un lecho dado en un momento particular, está bajo el controldelsistemanerviosoautónomo,control que es mediado por las células de músculo liso que están dispuestas en tal forma que rodean los vasos de calibresdiferentes. Por ejemplo, si se contraen las células de músculo liso de las arteriolas, y se estrecha de su luz, llegará menor cantidad de sangre a los lechos capilares. Si hay dilatación, las arteriolas llevarán más sangre a estos lechos; sin embargo, no son los únicos vasos que participan en el control de
la circulación de los lechos capilares, tal como describiremos en párrafos siguientes. El primer punto por destacar es que sería imposible precisar la forma en que circula la sangre, por lo que ha sido conocido, en términos generales, como lecho vascular terminal, si se estudian cortes de tejido fijado. Ello puede hacerse solamente por el estudio de preparaciones vivas con el microscopio fotónico. Gran parte de nuestros conocimientos actuales sobre el tema, provienen de los minuciosos estudios de Zweifach, quien proporcionó la figura 19-23 que describiremos en detalle después de describir los capilares. Aspecto de los capilares en los cortes teñidos con H y E. LOS capilares están dispuestos en planos tan diferentes en casi todos los tejidos, y casi todos siguen cursos tan irregulares, que rara vez se observan en un corte longitudinal, en diversas preparaciones. El músculo estriado es una excepción porque en éI siguen un curso paralelo a las fibras musculares. Por esta razón, son relativamente rectos, y de este modo, puedeestudiarsedetalladamente el aspectotransversal de tales vasos en cortes transversales de músculo estriado (fig. 19-19). En dichas preparaciones casi todos los capilares hansido seccionadossinpasar por núcleos de cualquiera de sus células endoteliales, y de este modo, tienen el aspecto de tubos sencillos (fig. 19-19, zona inferior). Sin embargo, en algunos casos se corta el núcleo de una de las células endoteliales,y en esta situación tendrán el aspecto de una zona semilunar obscura, que rodea parcialmente la luz del vasito (fig. 19-19, zona superior a la izquierda). En cortes transversales se observa que algunoscapilarescontieneneritrocitos(fig.19-19) (parte derecha del centro), y otras veces leucocitos (fig. 19-19, esquina superior derecha). Como se señala en elCaFitUlO 9, por mediodel microscopioelectrónico se puede advertir que hay dos tipos principales, llamados continuo y fenestrado, respectivamente,ymástarde les expondremos con detalle. Ultraestructurade los capilarescontinuos. Enel sujeto vivo, el interior de un capilar continuo tiene entre 8 y 10 pm de diámetro, esto es, un poco mayor que el de un eritrocito. Estas células no circulan por todos los capilares en todo momento, y de este modo, se advertirá que no están siempre totalmente abiertos estos conductos. El capilar que aparece en lafigura 19-20, por ejemplo,muestracolapso parcial. En algunoscortestransversalesdecapilares, puede advertirse que una célula endotelial rodea el interior. Sin embargo,enotrospuedenobservarse partes de dos o más células endoteliales. El capilar que aparece en la fig. 19-20, señala parte de dos cé-
APARATO CIRCULATORIO
Fig. 19-20. Micrografía electrónica de un capilar continuo en el músculo cardiaco. El corte pasa por el núcleo de una célula endotelial. Se observan partes de dos células endoteliales, y las uniones entre ellas aparecen en los ringulos inferior izquierdo y derecho. Un pliegue marginal sobresale en el interior justamente por arriba del que está en la izquierda. Adviértanse las numerosas vesículas pinocíticas. Las flechasindicanvariossitios enquese originan.(Fawcett, D. W . : J. Histochem. Cytochem., 23:75,
1965.)
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SISTEMAS
Y APARATOS
DEL CUERPO
lulas endoteliales, que están ajustadas en una forma irregular, y por esta razón, un corte transversal delgado aun seccionaría parte de las dos células endoteliales, incluso si cada una de ellas rodearapor completo el capilar. Como puede observarse en la figura 19-20, el nuCleo de una célula endotelial sobresale en la pared del capilar, y a pesar de ello, está cubierto en todos sus lados por el citoplasma, que contiene todos los organitos comunes, y en casi todos los capilares está repletode vesículas pinocíticas(algunasindicadas por flechas, en la fig. 19-20). Estas vesículas al parecer se forman en las caras interna y externa de la célulaendotelialcapilar,detalmodoque se forma una mezcla de vesículas que atraviesa el citoplasma en una y otra dirección. Según se piensa, constituyen un conducto o mecanismo para que las substancias macromoleculares sean expulsadas de los capilares o incorporadas a su luz. Los bordes de las células endoteliales son un poco irregulares,detal formaque lascélulasvecinas muestraninterdigitacionesy tienen zonas"aserradas" que se interdigitzn. En casi todos los capilares los bordes paralelos de células contiguas, en casi todo su trayectoestánseparadospor un espacio de unos 20 nm de anchura; tal espacio está lleno de material poco electrodenso (fig.19-20). En casi todas las regiones del organismo, los bordes de células endoteliales contiguas de capilares, de tipos continuo y fenestrado, al parecer están unidos por uniones estrechas, de tal forma que no ocupan todo el margende las células contiguas. Entre las uniones señaladas hay hendiduras finas, a través de las cuales sale líquido del capilar. Sin embargo, en el cerebro,comoseñalamos en el capítulo 17, las uniones,entre células endotelialescontiguas,son continuas porque se extienden alrededor de los bordes de las células, y de este modo, son del tipo zonula occludens. Todavíamás, los capilaresestán totalmente rodeados por una membrana basal muy importante, de tal modo que en el cerebro aparece una barrera hematoencefálica eficaz. Los puntos de contacto entre células endoteliales contiguas de los capilares, una por lo regular se superpone a otra en una franja pequeña, y suele formar un pliegue llamado marginal, que sobresale un poco en el interior del capilar, como puede observarse en la esquina inferior izquierda de la figura 19-20. El capilar en su totalidad está rodeadopor unamembranabasal (fig.9-4). Estructurafina de los capilaresfenestrados. Se asemejana los capilares del tipo continuo descrito enpárrafosanteriores, exceptoquealgunas de las regiones adelgazadasdecitoplasmadelas células
endoteliales están llenas de perforaciones circulares de 60 a 80 nm de diámetro, pero un poco mayores, en algunos sitios (por ejemplo, en el capilar ilustrado de la fig. 19-21). Tales perforaciones son permanentesyreciben el nombrede fenestraciones (del lat. ventana). No están abiertassinocerradaspor un fino diafragma, excepto en los capilares fenestrados de los glomérulos renales, en donde suele aceptarse que la mayor parte, o quizá todas, de las fenestraciones no tienen diafragma. Poco se sabe acerca de las propiedades de permeabilidad de tales fenestraciones, pero se acepta extensamente que su presencia facilita el intercambio a través de la membrana endotelial. El diafragma que cierra una fenestración aparece en el microscopioelectrónico,en la formadeuna estructura única un poco más delgada que una membrana celular, y posee un engrosamiento central de 10 a 15 nm de espesor. En vez de ser la región circunscrita de una membrana corriente se parece más bien a un tipo especial de estructura que está insertado en el citoplasma adelgazado. En toda la periferia de la fenestración, la membrana en la cara luminal de la célula endotelial quedaría en continuidad directa con la membrana celular de la superficie que esté enfrente del tejido vecino. Si no fuese así (es decir, si la membrana celular se extendiera por toda la fenestración en vez de rodearla) cabría esperar que el diafragma tuviera el espesor de dos membranas, y mostraría un aspecto de una doble estructura. La disposiciónde la fenestraciónenestetipo de capilarsueleestudiarsepormediodelasréplicas por criofractura (técnicadescritaen la pág. 123) y un ejemplo de capilar fenestrado se señala en la figura 19-21. Tales réplicas señalan que en algunos sitios del cuerpo, las fenestraciones están alineadas en "rosario" a lo largo de las células endoteliales (fig. 19-21A). En la figura 19-21B se muestra claramente que las fenestraciones de los capilares de las glándulas suprarrenales, por ejemplo, están obturadas por diafragma, y no son permeables. Pericitos. Hace algunos años se observaron unas cuantas células contráctiles llamadas células de Rouget en los lados de los capilares del ojo de las ranas, de tal forma,quecuando en mamíferos se observaron células ocasionales junto a los capilares, originalmente se pensó (sin fundamento), que eran las equivalentes de las células de Rouget, y que, por consiguiente, eran contráctiles. Senecesitóque pasara mucho tiempo para confirmar que tales células no poseen propiedades contráctiles y que los capilares solamente son túbulos pasivos, de tal forma que hubo que buscar en otro sitio la explicación del control del flujo sanguíneo en los lechos capilares.
APARATO ClXCULATORlO
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Fig. 19-21. Micrografíaselectrónicasqueseñalan la estructuradelendoteliofenestrado de los capilaresfenestrados. Son réplicas de criofracturas de células del endotelio de los capilares de las glándulas suprarrenales de ( X 152 000)en que se advierte la disposicióndelasfehamster. A) Aspectosuperficialdecélulasendoteliales nestraciones (f), en series perfectamente definidas. Las mayores fenestraciones en este sitio (corteza suprarrenal) tienen 166 nm de diámetro, que es extraordinariamente grande para los capilares fenestrados, en términos generales. B) Células endoteliales en una "fractura" transversal ( X 107 000).El endotelio ( e ) está a muy corta distancia, a la derecha del citoplasma (c) de una dlula suprarrenal (a la izquierda), que limita con el capilar; la luz (L)del Adviértame los diafragmasquecierranlasfenestraciones(laflechaindica un capilar se observaaladerecha. diafragma).(Ryan, U. S., Ryan, J. W., Smith D. S. andWinkler, H.: TissueandCell. 7:181, 1975.)
Sinembargo,las células esparcidas en los lados deloscapilares y otrosfinosvasos sanguíneosen mamíferos, que a menudose conocen como células periuasculares 9 pericitos, tuvieronenormeimpor-
tancia por otras razones que se describen en la
pág.
254. Aun cuando durante el crecimiento delos va-
sos de neoformación los pericitos pueden dar origen a células de músculo liso, en su estado relativamen-
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUEliPO
Fig. 19-22. Micrografía electrónica de la pared deun vaso fino, con un pericito. En la parte superior, en su centro, se observa un eritrocito (r.b.c.) dentro de la luz. Por debajo de el, dos células endoteliales (end. cyt.) estánvinculadasúnicamentepor uniones del tipo de fasciaoccludens;dos de ellas están señaladasjuntas. También podemos observar una lámina basal (b.m.j, por debajo del endotelio. En plano profundo a ella, está la prolongación del pericito (señalada), y todavía más allá de la luz está el cuerpo y el núcleo celulares (P.N.). El cuerpo del pericito también está rodeado por una lámina basal (p.b.m.). En la parte inferior, también se observan algunas fibrillas de colágena (col.). (Por cortesía de N. Taichman y H. Movat.)
te indiferenciado y normal, difieren de las células de músculo liso en variosaspectos.Porejemplo, sus organitos están distribuidos de manera más difusa, y el citoplasma carece de filamentos y cuerpos densos. También poseen largas prolongaciones citoplásmicas que salen de su cuerpo (fig. 19-22, prolongación de pericito), en tanto que las células de músculo liso tienen la forma alargada de fibras. Las célulasperivascularesde los capilares no se contraen y por esta razón, es necesarioestudiar otros vasos del árbol microvascular para identificar
los encargados de controlar las redes capilares.
el flujosanguíneopor
VASOSQUECONTROLAN EL FLUJO SANGUINE0 POR LA RED VASCULAR TERMINAL Unicamente los vasos con músculo liso en sus paredes son capaces de regular la distribución y el ritmo del flujo de sangre por los lechos capilares. Tal
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regulaciónse lograpor mediodela uasoconstricción (o angostamiento) o la vasodilatación ( O ensanchamiento) del calibre detales vasos. El ajuste ininterrumpido del calibre de su luz, que se conoce como actividad vasomotora, esmediada por losimpulsos nerviosos autónomos, y también en forma local por algunos mediadores químicos y metabolitos. El árbol vascular terminaltiene varios nivelesen los cuales se lleva a cabo la regulación del flujo sanguíneo. El primeroloconstituyen las arteriolas terminales quellevan sangre a lasredes capilares. Talesvasos de 30 a 50 pm de diámetro, aunposeen una capa continua de células demúsculo liso en la túnica media de su pared, y es el tono de tales célulaselquerigeel diámetro de la luzdel vaso enun momentodado. En siguiente lugar, como podemos observar enel esquemadel lechovascular terminal (fig. 19-23), una arteriolaterminaldesemboca en dos tiposde vasos. Enel ángulo superior izquierdo y en el ángulo superior derecho delafigura 19-23, se continúa porcapilaresverdaderos. Hemos dicho que no hay células de músculo liso en los capilares verdaderos, pero existen algunas de estas células que rodean cada uno de estos capilares en sus sitios exactos de nacimiento desde la arteriola, constituyen lo que se han llamado esfinteres precapilares (señalados en la fig. 19-23). AI cambiar el tono, y en consecuencia, constreñir la abertura hacia el capilar en mayor o menor grado, losfinísimos esfínterescontrolan el flujo de sangre que llegan a estos capilares verdaderos. El segundo tipo de vaso, que proviene de la zona Inedia de la arteriolaterminal, que seseñala en la figura 19-23, es un tipo más grande llamado metarteriola (señalado en la fig. 19-23). Sigueun trayectoque atraviesatodo el lechocapilarparaal final desembocar en una válvula, tal como se señala en la parte inferior delafigura 19-23. Muchos capilares verdaderos del lechonacen desu porciónproximal, de modo que tambiénallíhay esfínteres precapilares. Más áun,muchoscapilares verdaderosdrenansu contenido ensu partedistal(la zona conocidapor causas que explicaremos, como conducto d e tvhnsito, señalado en la fig. 19-23). Una metarteriola tiene mayor anchura que un capilar verdadero, y está rodeada por células de músculo liso en muchos sitios, aunque un poco dispersasen laprimeramitad de este trayecto (estas células de músculo liso están indicadas por semicírculosobscuros en la fig. 19-23). Por 10 expuesto, elvolumende sangre quellega al lecho capilar es controlado por losesfinteres precapilares en puntos en que los capilares verdaderos se abrendirectamente desde unaarteriolaterminal, o desde unametarteriola.Todavíamás, elvolumen
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Fig. 19-23. Esquema de lostipos de vasos que constituyen el lecho terminal y la regulación de la microcirculación. En cuanto a detalles, conshltese el texto. (Cortesía de B. Zweifach.)
de sangre que fluye por una metarteriola es controlado por el tono delas células demúsculo liso que rodean a tal estructura, y queestándispersasensu trayecto. Sin embargo, enalgunos tejidos la actividad vasomotora en lasarteriolas terminaleses el factor principal que controla el flujo local en los lechoscapilares. Aún más, la actividadvasomotora de los esfinteres precapilares puede ser independiente de la de las arteriolas terminales y las metarteriolasdelas cuales se originanloscapilares. Lasmetarteriolas en algunossitios tienen otras funciones, esto es, las de actuar como conductos de poca resistencia para desviar el incremento en el fluJ O de sangre,cosa que ocurre especialmenteen los mesenterios y sitios enquelaregulación térmica es importante, como en la piel y la oreja. Como podemos advertir en lafigura 19-23, estas vías debaja resistencia, quehansido llamadas conductos preferentes o de trúnslto, representan continuaciones del extremo distalde lasmetarteriolas, y desembocan
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SISTEMAS
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envénulas. Los conductospreferentes queno están en el mismo número en todos los tejidos, desembocan en los puntos en que la constricción de los esfinteres precapilares aminora el flujo a través de la redcapilarlocal; los conductos,deestemodo,esquivan la red capilar y conservan el flujo sanguíneo por las regiones cuando no se utilizan los capilares. En los cortes, estos conductos serían idénticos a los grandescapilares o alasvénulasposcapilares (ver más adelante). Los conocimientosobtenidossobre el lecho vascular terminal provienen casi todosdeestudios sobre tejidos “aplanados” como los mesenterios. Sin embargo, los lechos microvasculares se extienden en tres dimensiones en casi todo el cuerpo, y por consiguiente, son mucho muy complejos. El lector interesado en detalles de la microcirculación en otros tipos de lechos vasculares terminales, puede consultar los trabajos de Sobin y Tremer y también los de Baez. ANASTOMOSIS ARTERIOVENOSA
El lector debe advertir que no toda la sangre necesita pasar por el lecho vascular terminal. En algunas regiones del cuerpo hay otros conductos llamados anastomosisarteriovenosas, quepermiten el paso directo de la sangre, del lado arterial al venoso delacircularción,sinpasarpor los capilares,metarteriales o conductos preferentes. Por ejemplo, en el hígado, vasos cortos y sin ramas (incluso de 45 pm de diámetro) conectan algunas de las arteriolas directamente con las venas. En otros sitios las anastomosispueden ser de mayor longitud y más angostas (15 a 18 pm de diámetro) y conectar arteriolas con venillas. La mitad proximal o las dos terceraspartes de tales vasos tienen una capa perfectamente desarrollada de músculo liso en su pared, y el segmento distal posee uncalibre un poco mayor. Las anastomosis arttiriovenobas muestranactividad vasomotora y reaccionan extraordinariamente a estímulos térmicos, mecánicos químicos. y Son abundantes en la piel, sitioen el cualadquieren gran importancia porque esquivan los lechos capilares de la dermis, para así conservar el calor. VENAS Y VENULAS VENULAS Los capilares y los conductos de tránsito desembocan en el extremo venoso, en las llamadas vénu-
las poscapilares (de 8 a 30 pm de diámetro en el sujeto vivo),que tienen unnúmerocada vez mayor de pericitosconformeaumentasu diámetro. Estas vénulas a su vez desembocan en zlénulas colectoras 30 a 50 Ccm de diámetro) que además de tener pericitos,tienenunaadventicia que consiste en fibroblastos y fibras de colágena. Las vénulas musculares (50 a 100 pm de diámetro) en las cuales vacían su contenido la vénulascolectoras, tienen una o dos capas de músculo liso en su zona media. En la mediahayunaláminaelásticainternafinísima,yla adventicia tiene undesarrollorelativamentesatisfactorio. Sin embargo, en cortesordinariostodas las vénulas tienen aspecto similar; excepto en su calibre interior. Las vénulas vacían su contenido que reciben de la microcirculación, en finas venas colectoras (100a 300 pm de diámetro) que poseen varias capas de células de músculo liso en su zona media. Estructura fina de las vénulas. Probablemente sean las más importantes de todas las estructuras vasculares del lecho terminal, en lo que toca al estudio de la inflamación. Se sabe que a través de sus paredes emigran los leucocitos y se ha demostrado que ellas son los sitiosen los cualessale el plasmade la sangre para pasar a los tejidos que sufren el proceso inflamatorio. Como se señala en la figura 19-24, las vénulas, a semejanzadetodoslosvasossanguíneos,estánrecubiertas de célulasendoteliales. Excepto en sitios m donde hay uniones intimas, existe un espacio de 10 a 20 nmentrelasmembranasdecélulascontiguas. Como 5e señaló en la figura 11-5,los leucocitos emigran a través de las paredes de las vénulas, y logran tal fin por medio de las separaciones entre losbordesdecélulasvecinas,parasalir del vaso por los orificios así formados; ello en sí sugiere que las unionesseñaladasdeben ser del tipo de fascia occludens (o incluso mácula occludens), y no en la forma de mácula. Todavía más, las células endoteliales son ricas en microfilamentos que contienen actina, lo cual sugiere que pueden alterar su forma, y tales movimientos en unainflamaciónpueden ser útiles al permitir la salida del líquido y leucocitos. Por fuera del endotelio hay una membrana basal (fig. 19-22, b.m.); la que rodea al endotelio de capilares y venillas tiene unos 50 nm de espesor, y según los expertos, es cada vez másgruesa con la edad. El gran núcleo de la esquina inferior izquierda de la fig. 19-22 (señalado con las letras P.N.) esel núcleo de un pericito. Las prolongaciones de los pericitos a menudo están seccionadas en forma oblicua O transversal,en la medida en que se extienden en sentido longitudinal o alrededor del tubo endotelial
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Fig, 19-24. Micrografía electrónica de una vénula. Adviértase que l a s células de músculo liso (zonas obscuras) no rodean totalmente la luz, como ocurre en l a s arteriolas. A la derecha del eritrocito está el núcleo de una célula una lámina basal que también rodea a la célula de endotelial. Entre el endotelio y la célula de músculo liso hay músculoseñalado. (Por cortesía de M . Weinstock.)
de lavénula. Los pericitos y susprolongaciones tambiénestánincluidos enla membranabasal que secontinúa conla que rodeael tubo de endotelio. En este sentido la membrana basal del tubo endotelial se divide en tal forma que envuelve el pericito y sus prolongaciones, así como el tubo endotelial. La membrana basal puede observarse en el pericito enel sitio marcado con las letras p.b.m. en la figura 19-22, y se ha señalado una prolongación del pericito. Alrededor del tuboendotelial y el pericito,por fueradela membranabasal, puede observarse una cantidad moderada de colhgena; está en la forma de fibrillas que en esta figura están cortadas en su mayor parte de maneratransversal (fig. 19-22, col,).
Al desembocar las vénulas en venas de mayor calibre, cambia el carácter de las células descritas como pericitos,porquesonsubstituidaspor cPlulas de músculo liso totalmente diferenciadas (fig. 19-24). VENAS Venas de calibre fino y mediano. La estructura de estos vasos varía notablemente. En términos generales, su pared, a semejanza de las arterias correspondientes,comprende tres túnicas(fig. 19-llJ3). La intima consiste en endotelioaplicadodirectamente sobreunamembranaelásticainternapoco
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Fig. 19-25. Microfotografía de mediana amplificación de la pared de la vena safena, enun corte transversal. Todo elmúsculo liso en la pared de este vaso está en la media. Adviértase la capa interna del músculo longitudinal, y que los tasa vasorum (indicados por flechas) penetran en planos profundos de la media, desde la adventicia, que se extienden en el tercio inferior de esta microfotografía.
definida, o está separadode ella poruna mínima cantidad de tejidoconectivosubendotelial. La media es, en términos generales, más delgada que la de la arteriacorrespondiente(fig.19-11),yconsiste sobre todo en fibras lisas dispuestas en sentido circular. Las células de músculo liso, cuando aparecen en las paredes de las vénulas, pueden no rodear por completo su luz (fig. 19-24), como ocurre en el caso de las arteriolas. Un número mayor de fibras colágenas y menos fibras elásticas se mezclan con ellas, que en las arterias. En algunas venas, las fibras más internas de músculo liso de la capa media siguen un
trayecto longitudinal. En términos generales, la media es muchomenosmuscular y, en consecuencia, másdelgadaen lasvenasquesonprotegidaspor músculos, por ejemplo, o por la presión del contenido abdominal, que en venas que están más expuestas. Las venas cerebrales y meninges prácticamente carecen de músculoen su pared. La adventicia de venasdemediano calibresuele ser lacapa más gruesa (fig. 19-11B), y consiste primordialmente en tejido conectivo colágeno. La media musculosaestáperfectamentedesarrollada en las venas de los miembros especialmente en losinferiores,cosaespecialmenteválida en las venas safenas(fig.19-25). Al sersuperficiales no están sostenidas por la presión de estructuras vecinas en el mismo grado que las venas profundas. Todavía más, cuando una persona está erecta la pared de la vena debe soportar la presión hidrostática generada por una larga columna de sangre, y por estas razones, debe ser más gruesa que la de casi todas las demásvenas,característicaqueselogra ante todo por la presencia de una capa media de gran grosor. Su parte másinterna,consistepreferentemente en fibras lisas longitudinaies acompañadas de fibras elásticas (fig. 19-25), y la parte más externa y gruesa, es la de fibras lisas circulares (fig. 19-25). Grandesvenas. La estructuradediversasvenas grandes varía notablemente. En términos generales, la intima se semeja a la de las venas de tamaño mediano, pero la capa subendotelial de tejido conectivo es más gruesa. En casi todas las venas de mayor calibre hay poco músculo en la media, y la aduenticia,conmucho es la más gruesa de las tres capas (fig. 19-26); contiene fibras colágenas y elásticas. En muchos casos, como el de la vena cava inferior, la zona más interna de la adventicia contiene haces de fibras lisas longitudinales(fig.19-26). Vasa vasorum devenas. La red delasvenas es mucho más abundante en vasa vasorum que las arterias. Dado que las primeras contienen sangre poco oxigenada, las células en la pared venosa probablemente necesiten más oxígeno del que pudiera obtenerse por difusión desde la sangre en el interior del vaso. Tal necesidad sería cubierta por los vasa uasorum que transportan sangre arterial a la pared venosa. Todavía más, dado que la sangre en las venas está a baja presión, los vasa vasorum llegan hasta la intima de las paredes venosas sin colapsarse. En consecuencia, los vasa vasorum de las venas penet-ran mucho más cerca de la intima, que en las arterias. En las paredes gruesas de la vena safena hay abundantes vasa vasorum (fig.19-25). Linfáticos de las venas. Las paredes de las venas no necesitan soportar grandes presiones como ocurre
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con las arterias, y por esta razón, los linfáticos y 10s vasavasorumporlo regularestán perfectamente abiertos (esto es, permeables) en sus paredes. La pared venosacuentaconuna red mucho más abundante de capilares linfáticos que la de las arterias, Y ello tal vez explica por qué los tumores que se diseminan por los linfáticos invaden las paredes venosas ynolasarteriales. Los capilareslinfáticos pueden llegar tan cerca de la superficie interna de las venas, que el líquido tisular que a ellos llega y se transforma en linfa, probablemente sea un filtrado o dializado del plasma en el interior de lapropiavena. Válvulas delasvenas. Las venas cuentan con válvulas dispuestas de tal modo que permiten el flujo de la sangre hacia el corazón, pero no en la direccióncontraria. Las válvulas sondel tipo de “hojuela”. Casi todastienendos hojuelas, pero algunas tienen sólo una. Las hojuelas son pliegues de intima conzonasderefuerzocentral,detejidoconectivo. Las fibras elásticas están dispuestas en la cara de la hojuela que estáfrenteala luzdel vaso. Las válvulas abundan especialmenteen las venas de lasextremidades,pero porlo regularfaltan en lasvenas del tóraxy del abdomen. Estánsituadas en un puntoinmediatamente distal a los sitios en quelleganlas tributariasa la vena. Enun sitio inmediatamente proximal a la zona deunión o inserción de una válvula en la vena, hay una dilatación moderada que forma un saco o “seno”. En consecuencia en las venas superficiales distendidas, los sitios de engrosamiento por lo regular indican la presencia de válvulas. Las válvulas en las venas tienen varias funciones. En primerlugar,superanla fuerzade gravedad,al evitar el flujo retrógrado, pero también pueden actuar en otras formas. Por ejemplo, las válvulasvenosas que son comprimidas cuando se contraen los músculos vecinos, permitenque estos Gltimos ejerzan una función de “bomba”. Todavía más, las válvulasen tales venas evitarían quelas contracciones de los músculos creasen presión retrógrada en los lechoscapilaresdrenados por las venas. Venasvaricosas. Las venassuperficialescarecen de sostén,y el peso dela sangre en ellas,especialmente en las que están por debajo delniveldel corazón, es un factor que tiende a originar dilatación. Cuandohayalgunaresistenciauobstrucción del retornovenoso de unazona o bienlas paredes de las venas no tienen la resistencia normal (por herencia o enfermedad) las venas superficiales poco a pocosedilatan,conforme surge estefenómeno, las válvulas se vuelven insuficientes y la fuerza de gravedad ejerce un efecto dilatador mucho mayor en la pared.Lasvenassuperficialesentonces sevuelven
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Fig. 19-26. Microfotografia de mediana amplificación de la pared de la vena cava inferior, en corte transversal. Obsérvense los hacesdemúsculolongitudinalen la adventicia.
flexuosas, irregulares y más anchas de lo normal; se les llama uenas uaricosas.
TRASPLANTE DE VASOS SANGUINEOS El empleo de trasplantes autólogos de vasos se ha limitadoporqueno hay un abasto de estematerial parasubstituiramuchos delosgrandes vasos del cuerpo, excepto en algunas circunstancias en que las anastomosissonabundantes. Es posiblereparar algunos tipos de defectos arteriales con injertos venosos autólogos, pero también el empleo de éstos es limitado. En alguna época seusaron lostrasplantes de vasoshomólogos,pero ha sido reemplazadosu trasplante por materialessintéticosdeformatubular, que no desencadenan una reacción tisular y han
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
A.
carotrda Interna Cuerpo carotídeo
A.
carótida
Erns ,
<
carotídeo
A.
carótida primitiva
Fig. 19-27. Esquema del seno y el cuerpocarotídeos.
permitido un progresoextraordinario dela cirugía vascular.
enel
campo
RECEPTORES SENSITIVOS EN EL SISTEMA CIRCULATORIO Seno y cuerpocarotídeos. Estas dosestructuras son ejemplos de receptores sensitivos que participan enel controlreflejo dela circulación de sangre. El seno carotídeo es una dilatación pequeña de una de lasarteriascarótidas,cerca de labifurcación de la carótida primitiva. Por lo regular, el sitio de la dilatación se localiza enla arteriacarótidainterna, inmediatamente por arriba de su punto de nacimiento (fig. 19-27). En la zona dilatada la media del vaso es relativamente delgada, y la adventicia bastante gruesa. Muchas terminaciones de nervios aferentes de la ramacarotídea del nervioglosofaríngeo están presentes en la adventicia. La media es fina en tal sitio, y por esta razón, la adventicia debe soportar en mayor grado la presión dentro del vaso, que lo que se observa en lasdemásarterias, y deeste modo las terminaciones nerviosas en tal zona son estimuladas fácilmente porcambios de presión. Losimpulsos nerviososdesencadenadospor los cambios de presión dentro del seno son transportados a los centros cerebrales que controlan la actividad motora del corazón y las arterias. Además del seno carotídeo hay otros senosen la arteria carótida primitiva del gato, que tienen activi-
dades barorreceptores (delgr. baros, peso). Boss y Greenestudiaronlas característicashistológicas de tales zonas y observaron que eran similares a las del seno carotídeo. En cada área las fibras mielínicasse ramifican en la adventicia del vaso; todavía más, en estossitios por lo regularhaymenos músculo y a veces menos elastina enla media, y las fibras colágenas de la adventicia son más finas con una disposición perfectamente entremezclada e intrincada. El cuerpo carotídeo es una pequeña condensación de tejido enlapareddela arteriacarótidainterna (fig. 19-27). Consiste en cordones y cúmulos de células ovoides, y cuenta con una rica red de capilares anchos(semejantesasinusoides). Las célulascuentanconabundantesterminacionesnerviosas;éstas, al parecer, son estimuladasporcambios en la concentración de dióxido de carbono, oxígeno y depH enla sangre. Losimpulsos nerviosos que nacen de estasterminaciones quirniorreceptoras también son conducidosa los centroscerebralesquecontrolan las actividades del corazón y de las arterias. Enel cayado aórtico, la arteria pulmonar y en la zona de origen de la arteria subclavia derecha, están presentes estructuras similares al cuerpocarotídeo. En la paredde las grandes venascercanas al corazónexistenfinísimos receptores de presión.
DIVISIONLINFATICA DEL SISTEMA CIRCULATORIO Vasos linfáticos. Los vasos que conducen linfa reciben el nombre de linfáticos. Lapareddelos más finos, esto es, el tipo en los cuales vacían los capilares linfáticos, consiste en una delgada capa de tejido conectivo y un recubrimientoendotelial.Cuando los linfáticos tienen mayor tamaño (0.2 a 0.5 mm de diámetro) su pared muestra indicios de contener las tres capashabituales: intima,media y adventicia, peronoestántan bien definidas en las paredesde los más pequeños (fig. 19-28). La intima contiene fibraselásticas. La media de los linfáticos de mayor tamaño consiste más bien en fibras lisas circulares y oblicuas. Las fibras musculares están sostenidas por tejido conectivo, que contiene, a su vez, fibras elásticas. La adventicia está bastante bien desarrollada, en particular en los vasos más finos, y contiene fibras lisas en sentido longitudinal y oblicuo. LOSvasos finosaparecen enlas capasexternas de los linfáticos de mediano y gran calibre. Los linfáticos que reúnen linfa de los capilares linfáticos y la transportana los vasoslinfáticosde gran tramaño, que alfinal terminan porvaciar su contenido en aparatocirculatorio,porloregular
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pasan a través de los tejidos junto con una vena y SU arteria homóloga. Sin embargo, los vasos linfáticos no muestran tanta tendencia a la convergencia mutua, para formar un vaso grande y Único como las venas finas. En consecuencia, es común que varios linfáticos acompañen a una vena y su arteria. Además, al pasar por los tejidos pueden unirse entre sí, o ramificarsede nuevoyde este modo seguir siendo abundantes. Los vasos linfáticos, excepto los más finos, por lo regular,aunquenosiempre, poseenválvulas.Son másnumerosasyestánmáscercanasentre sí, que las válvulasde las venas, por esto las válvulas de los linfáticos pueden estar lo suficientemente cerca, de tal modo que el Iinfático distendido tenga un aspecto de "cuentas", por los segmentos dilatados que están entre las numerosas válvulas. Las válvulas por lo regular tienen dos hojuelas que consisten en pliegues de intima con tejido conectivo fino en la parte media y recubrimiento epitelial (fig. 19-29). Las células endoteliales de las hojuelas valvulares en linfáticos y venas están orientadas en forma diferente en las dos caras de la hojuela, y su diámetro mayor es paralelo a la corriente en el lado de la hojuela que estádirigidadirectamentea la corriente,y está en sentido perpendicular esta a última en el lado opuesto. Es fácil comprender la forma en que cada segmento de un linfático situado entre dos válvulas actúa como bomba: 1) si se contrae la pared de linfático en dicho segmento o 2) si fuese comprimido tal segmento por la presión desde fuera del linfático. Las ranas cuent n con corazones linfáticos para impulsar la linfa, pero se duda que este líquido sea impulsado en los linfáticos de mamíferos, por contracción de losmúsculos lisos ensusparedes. La contracción de los linfáticos ocasionada por la pulsación de los vasos en su cercanía, o por movimientos pasivos o activos de las partes en las cuales están, pueden hacer que los vasoslinfáticostenganacción de "bomba" en cierto grado, y faciliten la impulsión de linfa en su interior. Ello explica el por qué puede emplearse el masaje para mejorar el drenajelinfáticodeuna zona. Sin embargo, dudamos que exista gran flujo Iinfático en los tejidos normales en reposo.Como podemos advertir cuando se estudia el intestino, el drenaje linfático participa en la absorción de grasas; después de ingerir alimentos ricos en grasas, la linfa del intestino tienen un color lechoso, y recibe el nombre de quilo. La linfa reunida en el cuerpo vuelve a la corriente sanguínea por dos vasos principales, que son el conducto torácico y el conducto Iinfático derecho (este Gltimo puede estar representado por varios vasos).
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Fig. 19-28. Microfotografíadegran amplificación de un vaso linfático pequeno. En su pared es posible observar los núcleos de unas cuantas fibras lisas, pero en los linfáticos las capas de la pared no están perfectamentedefinidas.
En SU comienzo en el abdomen, el conducto torácico se dilata un poco para formar lo que se conoce como cisterna del quilo (o de Pecquet) y desde ese punto se extiende para desembocar en el tronco braquioencefálicovenosoizquierdo,en el ángulode unión con las venas yugular interna y subclavia izquierda. A veces está representado por vasos de menorcalibrequedesembocanseparadamenteen las grandes venas. El conducto linfático derecho o con mayorfrecuencia,algunosvasosequivalentes del mismo, llegan a las grandesvenasen el ladoderecho en sitios semejantes a aquellos en los que el conductb torácico penetra en los grandes vasos del lado izquierdo. E1 conducto torácico recibe toda la linfa que se forma en el abdomen, y por consiguiente tiene el mayor calibre de los dos. Capilares linfáticos. En términosgenerales se semejan a los capilares sanguíneos, pero tienen algunas diferencias. En primer lugar los capilares linfáticos no están rodeados de una membrana basal perfectamente desarrollada, y si existe alguna, su desarrollo es escaso y en sí, tal vez no constituye una barrera para la entrada de substancias macromoleculares. En segundolugar,loscapilares linfáticos terminan en forma ciega, en tanto que los capilares sanguíneossiempreterminanenunaarteria o una vena. En tercer lugar, los capilares linfáticos no tienen pericitos. La diferencia de mayor importancia, es que los capilares linfáticos muestran en la superficie desus células endotelialesqueestánfrenteal tejido que los rodea, haces de filamentos de composición desconocidaque se extienden al interior del tejido conectivo en toda la circunferencia del capilar (véase a Leak), y que se conocen como filamentos
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Fig. 19-29. Microfotografía de un corte oblicuo de un linfático, en que se observa una de sus válvulas. (Por cortesía de Y. Clermont .)
de fijacidn, y su tarea al parecer, es hacer que los capilares linfáticos estén abiertos en caso de edema, situación en la cual la presión del tejido vecino produciría su colapso.
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20 Sistema tegumentario (piel y faneras) La piel es el órgano de mayor tamaño en el cuerpo y posee dos capas de origen diferente que están unidas firmemente. La más exterior es el epitelio queratinizado,planoestratificado(que se describe en el cap. 7), y que deriva del ectodermo. No posee vasos sanguíneos y su nutrición depende del líquido tisular de la segunda y más profunda capa de la piel, que consiste en tejido conectivo de disposición irregular, deorigenmesenquimatoso, y que posee vasos sanguíneos (véase la fig. 7-1, pág. 211). Terminología. En ocasionesse usa el vocablo dermis (que en griego significa piel), para designar la piel en su totalidad, esto es, una membrana compuestadedoscapas.Tal acepción tiene enel vocablo derrnatologia, rama de la ciencia médica que se ocupa de las enfermedades de la piel (sus dos capas). Sin embargo, cuando un dermatólogo, un histólogo o unhistopatólogoestudian la piel con el microscopio, la diferencia entre la epidermis, que es la capa más externa y la dermis, que es la capa más profundade tejidoconectivo,empleaneste Gltimo término, para denotar lo que en latín se llamaba corium, que significa “cuero”. La zona más profunda de la epidermis consiste en células epiteliales vivas, y las que están en la capa másprofunda, cercanaa la dermis,proliferandurante toda la vida. Como resultado, las células del epitelio siempre son desplazadas hacia la superficie y se alejan cada vez más de su fuente de nutrimentos (dermis), mueren y se transforman en un materialcórneollamado queratina. El espesor dela queratina es diferenteen los dostiposdepiel, tal como describiremos someramente. La piel suele clasificarse en dostipos: gruesa y delgada, aunque en realidad tales términos denotan el grosor de la epidermis, y no el de toda la piel, tal como podemos advertir en las descripciones siguientes.
Estructura y distribuciónde las pieles gruesa y delgada. La piel gruesa cubre la palma de las manos y la plantade los pies, y la piel fina el resto del cuerpo. La primera se caracteriza por la epidermis gruesa, que es una capa de queratina particularmente importante en su superficie exterior (fig. 20-1A). La piel querecubre el resto del cuerpo, aunque posee una dermis gruesa en algunos sitios como en el dorso, tiene una epidermis relativamentedelgada,y unacapaexteriorqueratinizada,relativamentepequeña(fig. 20-11,z o n a superior). Adviértasetambién la dermis con su tejido conectivo en la figura 20-1. En párrafossiguientesnosocuparemosde la estructura de la piel gruesa y fina. Relación de la piel con el tejidosubcutáneo (hipodermis). Las dos capas de la piel están adheridas firmemente, de tal forma que constituye una membrana coherente cuyo espesorvaría de menos de 0.5 mm a 3 o 4 mm o más, en zonas diferentes del cuerpo. La piel está sobre el tejido subcutáneo, que puede ser laxo, adiposo o de la variedad densa en diversos sitios, y en personas de razas diferentes. El tejido conectivo subcutáneo (fig. 20-1) corresponde la a aponeurosissuperficial de la anatomía macroscópica, y enocasionestambiénse le llama hipodermis, aunque no es parte de la piel. Desde la dermishasta el tejido subcutáneoestán dispuestos enformairregular haces defibrascolágenas, para permitir la fijación(fig. 20-1A). El tejidosubcutáneo permite en la piel de muy diversas zonas, gran laxitud y movimiento. Faneras de piel. la Durante el desarrollo embrionariolas células de la epidermis queprovienen del ectodermo penetran hasta la dermis para dar origen a glándulas epiteliales y estructuras glandularesqueincluyenlas sudoríparas, los folículos pilosos (que forman pelos), y las glándulas sebáceas. En el capítulo 6 ya describimos la forma en que se
SISTEMA TEGUMENTARIO
(PIEL Y FANERASi
689
Epidermis
Dermis
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Porción secretoria Tejido
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Fig. 20-1. Microfotografías con poca amplificación (la m i 5 m a en las dos imágenes) de A) piel gruesa de la planta del pie y B) piel del abdomen. Adviértase que la piel gruesa tiene una epidermis ancha y consiste principalmenteen queratina, en tanto que lapiel delgada tiene una epidermis fina pero gruesa. Obsérvense también las partes delasglándulas sudoríparasecrinas en A ) , y lasposiciones que tienenen cada tipodepiel.
desarrollanlasglándulas(convienerevisarlafig. 6-2). La invasión del tejido conectivo por parte de la epidermis también es la causa de que surjan los surcosdeepidermisqueterminanporgenerarlas uñas de dedos de manos y pies. Algunas funciones de la piel. La epidermis, y en particularsucapadequeratina,constituyeuna barrera contra organismos patógenos, pues tal substancia es prácticamenteimpermeable al agua,lo cual permite la existencia y función de los líquidos internos,enmediodeloquesería una atmósfera muy seca. L a queratina permite que un individuo se bañe en agua dulce sin que el cuerpo quede turgente, por la entrada de agua, o bien en agua de mar, sin que el organismo se contraiga. Además, la queratina señalada constituye una barrera contra la pérdida líquida en la superficie corporal. Pero la epidermis no es absolutamente impermeable pues algunas substancias químicas pueden atravesarla y absorberse en los capilares y linfáticos de la dermis subyacente. Por tal razón hay que tener enorme cuidado de que algunos productos químicos
tóxicos no se pongan en contacto directo con la epidermis. La epidermis,porconteneralgunas células que producen la melanina, que es un pigmento de color obscuro, protegen al cuerpo de los efectos nocivos de las radiaciones ultravioleta. La piel (epidermis y dermis) tiene otras funciones útiles. Es de máxima importancia en relación con la regulacióndelatemperaturacorporaly los mecanismos de esta última función los describiremos en párrafos siguientes. Todavía más, por la sudación, la piel actúa como un órgano excretor. La vitamina D, que es la que impide el raquitismo, se sintetiza en la piel expuesta a la luz utravioleta. Sin vitamina D de otras fuentes, los niños conservados en medios sin sol muestran requitismo (fig. 15-61). La piel contiene terminaciones nerviosas que captan estímulos quedesencadenandiversostiposdesensaciónen centros superiores (tacto, presión, calor, frío y dolor). Por lo expuesto, es uno de los órganos de máxima importancia para que el hombre se adapte a su medio.
690
SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
Los estudiantes de medicina empezarán a conocer la importancia extraordinaria de la piel cuando realicen unaexploraciónfísica. No se necesitanmaniobrascomplicadasparaobservarla; detodaslas estructurasimportantes del cuerpo es la ímica que está descubierta y puede observarse a simple vista. Sin embargo, puede reflejar el estado de los órganos más profundos y la presencia de algún trastorno sistémico. Todavíamás,suaspectoda al médico una pista útil sobre el estado general del individuo y su edad. La presencia y cantidad de pelo o vello en algunossitiosaportarádatos de la cantidadde secreción de algunas hormonas sexuales. El color de la piel puedeindicarmuydiversostrastornos:adquiere el color amarillo en la ictericia, bronceado en algunas deficiencias glandulares; seca y dura en otras, y caliente y húmeda en otras más. La cianosis denota el color gris azuloso de la piel y puede reflejar trastornos generalizados de las funciones circulatorias o respiratorias. En la hipovitaminosis A , la piel de las caras extensoras de los miembros puede perder su vello, y quedará áspera como una lija. En otras deficiencias vitamínicas la piel de los ángulos de la boca puede agrietarse y descarnarse. Muchas enfermedades infecciosas queafectan al organismo en su totalidad producen exantemas característicos y otros tipos de lesiones en la piel (por ejemplo, la escarlatina, el sarampión, la varicela, la sífilis y otras más). La piel también se afecta si los individuos son alérgicos (hipersensibles) a algunas proteínas y otras substancias; por ejemplo, algunas mujeres muestran erupcionesconalgúntipodecosméticos.Además de ataque de la piel en trastornos y enfermedades de carácter general, existen innumerables enfermedades locales,estoes,dermatosis. La piel es la zona más expuesta del organismo y es muy susceptibleadiversaslesiones.Partede la asistencia médica o paramédica es el tratamiento de cortadas, excoriaciones, quemaduras y congelamientos, y gran parte de la piel a veces es destruida enaccidentes.Constituye un enormeadelanto la posibilidad de hacer injertos de una parte del cuerpo a otra; como describiremos en este capítulo, es posible obtener un injerto de piel de un sitio, implantarloaotro,yobservar la regeneraciónsimultánea en ambos. En esta forma, pueden "multiplicarse" diversas zonas de piel.
ESTRUCTURA MICROSCOPICA DE LA PIEL GRUESA El primer ladrónquefue identificado por sus huellasdigitales. En 1880, HenryFaulds, un mi-
sionero médico escocés publicó una nota en la revista Nature sobre "las huellas digitales". Las llamó característica "inalterable" señaló y que podrían emplearse para la detección científica de los delincuentesycriminales. De hecho,tenía experiencia personal en ello y explicó cómo las huellas grasientas en unabotellahabíanpermitidoidentificar a quien había ingerido el extracto alcohólico rectificado de un dispensario. Desde el comienzo, la identificación de las huellas digitales constituyó uno de los medios más sutiles en la investigación criminalística. Importancia y desarrollo de surcos y rebordes digitales. Si examinaran a simple vista e incluso con una lupa, la palma de las manos y las plantas de los pies (incluso los dedos) se observaría lleno de rebordes y surcos de una forma que recuerda a un campo labrado que se observara desde lo alto. En las manos y pies de razas de color obscuro, la zona de rebordes está netamente delimitada por su color más claro. Los rebordesysurcos se desarrollandurante el tercero y cuarto meses de vida fetal. La disposición que tienen nunca cambiará más tarde, excepto para agrandarse. Los patronesdependen fundamentalmentedefactoreshereditarioscomo lodemuestra su gransemejanzaen gemelos monocigotos, y por la semejanza de las huellas digitales entre miembros de una familia dada. Las diferencias raciales se reflejan en los patrones o disposición de las huellas. Los patronespuedensufrirnotablesmodificaciones por trastornos del crecimiento del feto durante el tercero o cuarto mes, o en ambos, lo cual se observaprincipalmenteenniñosquenacencon síndromedeDown ( or anomalíascromosómicas descritas en el capítu o 3, pág. 86). En promedio, 70 por 100 de tales niños muestran combinaciones de configuracionesque no aparecen en pequeñines normales; por lo expuesto, el análisis de las configuraciones de la piel de un neonato puede aportar informaciónmuyimportante,encuantoasi nació con tal anomalía. Los rebordes epidérmicos que son los que se observan a simple vista dependen de que la epidermis sigue de cerca los contornos de las crestasdérmicas subyacentes. Estas últimas pueden estudiarse en cortes perpendiculares de la piel. Los cortes así obtenidos serían más fáciles de interpretar si se presentaran en la forma que señala la mitad superior de la figura 20-2, que muestra las crestas dérmicas primariasenuna formamuynítida,pordebajode las crestasepidérmicas. Sin embargo, loscortes reales de piel no suelen presentar dicho aspecto, sino que corresponden más bien al de la imagen inferior de la figura 20-2. Tal aspecto más real depende del hecho que la epidermis crece hacia abajo y llega hasta el
P
SfSTEMA TEGUMENTARlO
”pico” de cadacrestadérmicaprimaria, de tal forma quecada unade estasúltimasestá divididaen dospliegues o rebordes. Por el aspecto quetienen en un corte aislado, cada mitad de la cresta dividida ha recibido el nombre de pupila y, como consecuencia, la proliferación epidérmica que está entre cada mitad del reborde recibió el nombre de clavo interpapilar. Las estructurasdenominadas pupilas y clavos interpapilares en realidadno tienenuna forma cónica, porqueaparecenconstantemente en todos los cortes(fig. 20-1A). Sifueranverdaderos clavos o papilas,sólo se veríancuando el plano del corte atravesarauna de dichas estructuras. Dado que aparecensiempre, enrealidad soncrestas o rebordes, aunque a veces son inconstantes en su trayecto. Como advertiremos más adelante, enel punto más alto de los llamados clavos interpapilares desemboca un tipo de glándulassudoríparas dela piel.
(PIEL Y FANERAS)
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Crestas primarlas de la epidermis
ClavosinterDaDilares
EPIDERMIS La exposición siguiente versa principalmente sobre la epidermis de la piel gruesa, pero gran parte delosdatossonaplicablestambién a lapieldelgada. Membranabasal. Entre la epidermis y la dermis existe una membrana basal perfectamente desarrollada,deespesorvariable en diversaszonas del cuerpo y enespecies distintas. En la pieldel cerdo está lo suficientemente bien desarrollada como para que seaprecien nítidamente con el microscopiofotónico, en particular despuésde quemaduras térmicas que produzcandañosuficienteparaoriginar exudado de plasma desdelos capilaresabundantes de los clavosinterpapilares deladermis, y desplacenala epidermisdela dermis,paraformarampollas. Puede advertirse fácilmente por debajo de la zona mediaen lailustración B de la figura 20-23, que es necesariorevisar en esta ocasión. La estructurafina de lasmembranasbasales se describió en el capítulo 8 (pág. 248). Las células de la epidermis. Se han descrito cuatro variedades de células en esta capa, y sus proporcionesrelativasvarían conlaespecie y el sitio del cuerpo. Lapieldel ratón se ha estudiado extensamente, y en ella, en promedio, 85 por 100 de las célulasprovienen del ectoderm0 y reciben el nombre de queratinocifos. Constituyen eltipode células que revisaremos en primer lugar en esta exposición, y losdemáslosdescribiremosulteriormente; son: 1) los melanocitos, célulasquesintetizan pigmento en la epidermis, y que derivan de las células migratorias de las crestas neurales; 2) las células de
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Fig. 20-2. Esquemasquemuestranlarelación entre l a s crestas epidérmicas y dérmicas. (Arriba) Esteesquema no es absolutamente real, sinoqueilustra el concepto deuna crestadérmica primaria, por debajo de cada cresta epidérmica. (Abajo) En realidad cada cresta dérmica primaria esta dividida en dos crestas secundarias como resultado de la penetración de la epidermis en la crestaprimaria,a lo largo dela cresta.
Langerhans que tal vezsean macrófagos que invadieron la epidermis, y 3) las células de Merkel, que son receptores sensitivosquedescribiremos al final de este capítulo.
Queratinocitos y queratinización En el estudio de la epidermis es importante advertir que la queratina que constituye la capa más extema de dicha zona, no es una secreción de células, sino el resultado finaldela transformación de las células epitelialesen materialescamoso. En consecuencia cuando las escamas de queratina se desprenden desde la superficie, pueden ser substituidas únicamente por las célulasvivassubyacentesque se querafinizan, y ello significa que se necesitaelmismo grado de multiplicación celular en la capa profundade laepidermis,quecompense lapérdidade las células queratinizadas, desde la superficie. Por lo expuesto, se hademostrado que las célulasdela
692
SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
Conducto oe glándula
sudoripara Estrato córneo
Estrato lúcido
Estrato granuloso Estrato espinoso Estrato gerrninativo Papila Clavo interpapilar
lducto de ldula sudorbar
Fig. 20-3. Esquema de un corte de piel gruesa que ilustra las diversas capas de la epidermis y la forma en la que el conducto de una glándula sudorípara penetra en un clavo interpapilar. Obsérvese la forma en que la pared del conducto queda constituida pcv células de las capas diferentes de la epidermis, a través de la cual pasa.
epidermis plantar de una rata son substituidas totalmente cada 19 días, y que en los humanos se necesita hasta un mes según el sitiocorporal.Por tal razbn,ocurrenenforma casi constantediversos procesos en la epidermis: 1)división de la capa profunda decélulas; 2) desplazamientodelas células hacia la superficie; 3) las células más alejadas de la dermis se transforman en células queratinizadas, y 4) ueratina se descama de la superficie. la E hechoque las células cambienconstantemente de aspecto al desplazarse del plano más inferior hasta la zona más externa o superficia! de epidermis se refleja en que esta Última, al parecer, está compues-
7
ta de diferentes capas o planos, que por su aspecto pueden diferenciarse entre sí, en el microscopio fotónico. Se acostumbra a denominar y describir las características histológicas de las capas de la epidermis tal como se observan con el microscopio fotónico. En los párrafos que siguenseguiremos tal tendencia y detallaremos la explicación de las imágenes observadas,aldescribir lo que se apreciacon el microscopio electrónico.
Capas de ¡a epidermis Estratogerminativo. Es la capamásprofunda que se apoya en la membranabasal,razónpor la cual a veces se le llama estrato basal o germinatino (figs. 20-3 y 20-5). La superficie de las células del estratogerminativoqueestánencontacto con la membrana basal es irregular (fig. 20-5) y en la cara interna de la membrana celular que está en contacto con la membrana basal, se observan hemidesmosomas (figs. 7-18 y 20-5). Las células del estrato germinativo tienen forma más o menos cilíndrica (fig. 205 , esquema inferior), y sus bordes no son muy netos cuando se observan en cortes teñidos con hematoxilina y eosina, y por esta razón, el estudiante novato nodebeconfundirsusnúcleos,quesonmuy visibles, con las propias células. La capa más profunda recibe el nombre de estrato germinatino, porque genera nuevas células, y ello nos explica el hecho de que las células sean desplazadas constantemente de esta capa, para pasar a la siguiente superior. Las células en estacapagerminativa(fig. 20-5) tienen muchosribosomaslibres y polirribosomas, que tal vez se ocupan de la síntesis, el crecimiento (proliferación) y formacióndecantidadimportante defilamentosintermedios (10 nm) o (tonofilamentos) que se forman en las células de esta capa, y que al final se transforman en parte de la queratina. Cuando las células pasan a la capa superior, los haces de filamento de 10 nm han adquirido la anchura suficiente para serobservadoscon el microscopio fotónico, y representan lo que se han llamdo tonofibrillas y tal como explicaremos, comprenden la segunda capa de la epidermis, o sea la capa de células espinosas o estrato espinoso. Estrato espinoso. Las células de esta capa no son cilíndricas como las de la capa basal, sino poliédricas. Como se señala en la figura 20-4, en el estudio con microscopiofotónico sus bordes están separados entre sí por pequeños espacios atravesados por finasprolongaciones "espinosas", lo cual da el aspecto característico a las células de esta capa, y de ahí su nombre.
SISTEMA TEGUMENTARlO (PIEL Y FANERAS)
Alguna vez se supuso erróneamente que las fibrillas llamadas tonofibrillas cruzaban del interior de una célula al de la siguiente. Sin embargo, el microscopio electrónico demostró que lo que ,realmente seobservansoncordones de citoplasma, que al salir decélulas vecinas se aproximan y quedanen intimo y firme contacto por mediode un desmosoma (fig. 7-17). La mayor parte delas prolongaciones espinosasque aparecencon el microscopio fotónico es citoplasma con un contenido importante de filamentos de 10 nm, que constituyenlasmasas densasde filamentos que guardanintimarelación con los desmosomas en la figura 7-17 (en donde son. señalados con la letra T). Estos haces amplios de filamentos sonlosque recibirán el nombrede tonofibrillas, pero, por supuesto no van de una célula a otra, y están siemprecontenidos en el citoplasma. Los espacios intercelulares dela figura 20-4 constituyen un artefactoporcontracción. Sise separan un poco las células, por una u otra razón, los sitios donde el citoplasmaforma las prolongaciones,serían puntosdonde sus membranasestarían unidas por desmosomas, además, hay razones para pensar queenla personaviva las membranas de células contiguas pertenecientes a esta capa, excepto en los sitios delos desmosomas,noestarían en intimo contacto en todos los sitios entre sí, porque enuna membrana epitelial gruesa se necesita cuando menos un poco de líquido tisular entre las células para asegurardifusióneficaz de losnutrimentosyproductos de desechoentre lascélulas vivasmássuperficiales y los capilares deladermis. Estratogranuloso. Esta capa delapielgruesa (que es latercera en laepidermis) tiene un espesor de 2 a 4 células, y estásituada enla superficie del estratoespinoso(fig. 20-3). En cortestransversales depiel sus células tienen un aspectoromboideo (figs. 20-3 y 20-5), y están unidas con el eje longitudinalde cadauna en sentidoparalelo al contorno del borde o surco suprayacente. El citoplasma de las células de esta capa se caracteriza por contener gránulos que captanintensamente la hematoxilina, y han sidollamadosgránulos de queratohialina. Estrato lúcido. La siguiente capa es la cuarta y no siempre se observa le nítidamente. Cuando es visible, tiene el aspecto deuna líneafina y clara, brillante y homogénea, razón por la cual ha recibido el nombre de estrato lzícido (fig. 20-3). Al parecerconsiste en unasubstanciallamada eleidina, un supuesto producto de transformación dela queratohialina observada enel estrato granuloso. Estratocórneo. A medida quelascélulasson desplazadas hacia la superficie, en laquinta y GItima capa llamada estrato córneo (formada por
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Fig. 20-4. Microfotografía(porcontrastedeinterferencia)de células del estrato espinosodelapielgruesa del ser humano, en un corte no teñido. Adviértame las prolongaciones espinosas que llegan a célulasvecinas y le dan un aspecto espinoso. Son sitios en que las membranas de las células vecinas están sostenidos por mediode desmosomas.(Respectoa la ilustraciónde la estructura finade los desmosomas, consúltense l a s figs. 7-17 y 7-18). El núcleo y el nucleolo de una célula espinosa se manifiestan nítidamente enel cuadro inferior derecho (la imagen tridimensional depende de las propiedades de interferencia respectivas).
queratina), sus núcleos y organitos citoplásmicos al parecer desaparecen. Incluso los gránulos de queratohialina desaparecen, todo lo cual sugiere una actividad intracelular de enzimas deorigen lisosómico. A pesar de ello,por el microscopioelectrónico es posiblever los lisosomasqueconectan las escamas quesedesprenderán (queantes eran célulasvivas). Existendiferentes hipótesis al respecto. Unaesque losgránulos de queratohialina se transforman en una matrizhomogénea, en la cual todo el material filamentoso que se había formado en la célula queda incluido también y se infiltra en los núcleos y otrosorganitos. Así, cadacélula se transforma en una de las escamas de queratina que constituyen la capa de queratina del estratocórneo.No todaslas células se transforman en queratina,porque persisten un poco de proteínas diferentes y otrosmateriales que pueden recuperarse de esta capa. Convendríaseñalar quelos gránulos de queratohialinano sonesenciales para la queratinización.Algunas especiesposeenpiel queratinizada enlacual noson visibleslosgránulos de queratohialina. Porúltimo,la queratina esuna proteínafibrosa muy dura resistente aloscambiosquímicos.Con base en todoloquehemos expuestoen capítulos
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO Fig. 20-5. Esquema de las capas de la epidermis, con base en l a s micrografíaselectrónicas del epitelio plano estratificado, queratinizado. Se señala unacélularepresentativa de cada capa y la queratina del estratocórneo.Adviértase la presencia de desmosomas tonoy fibrillas (haces de tonofilamentos). Enel lado interno de la membrana basaldelacélula del estratobasal, existen hemidesmosomas enel punto en quese apoyansobre la membranaseñalada. (Por cortesía de A. Weinstock.)
ESTRATO BASAL
previos sobre la síntesis de proteínas que permanecen dentro de la célula o que son expulsadas (secretadas)de la misma,cabríapensarquetambién la queratina se sintetiza en células en forma de queratina, sea por parte de los polirribosomas libres, o en el retículoendoplásmicorugoso. Sin embargo, la produccióndedichasubstanciaalparecer es más compleja de lo que se señala, pues parte de la misma no es sintetizada en la forma de queratina pura, como describimos, sino que es resultado de la transformación de otros constituyentes celulares. En relación con síntesis de queratina es interesante señalarqueotrostiposdeepitelioqueordinariamente no muestran queratinización sí la presentan en caso de hipovitaminosis A prolongada.
Formas de ensamblado de las escamas de/ estrato córneo. Toda persona que hayaintentadoapiñar mas botellas, recipientes y ollitas en un refrigerador, de lo que los propios anaqueles puedan abarcar, sabe del espacioque se desperdicia.Surge la mismasituación en relación con las células, aunque en su mayor parte podría resolverse el problema porque son lo suficientementeblandas como para ser “moldeadas” de modo que se adaptaran a su medio local. Sin embargo, hay otroproblema en relación con el estrato córneo, porque estas capas de células conforme se querantinizan se vuelvenmásrígidas. Todavía más, deben ser adheridas entre si con una gran firmeza, además de no dejar espacios entre ellas, para que así el estrato córneo sea impermeablealagua,por ejemplo.
SlSTEMA TEGUMENTARIO (PIEL Y FANERAS)
Fig. 20-6. Microfotografía ( X 650) de piel delgada, de la oreja de un ratón; corte transversal congelado y teñido con azul de metileno despuésde aplicación de álcali,parahincharlascélulas. Adviértase el apilamiento de las células, en particular del estrato córneo (c), Las flechas indican la célula con núcleo, más superficial, en cadacolumnavertical.(Estascélulas están en el estrato ls células de cada columgranuloso). Obsérvese la forma en que a na se interdigitan con las de columnas vecinas. (Menton, D. N.: Am. J. h a t . , 145:1, 1976.)
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Según Menton, sólo en fechareciente se ha sabido quelasescamas delestratocórneo estánapiladas entre sí encolumnasverticalescontiguas, y que los bordesdecadaescamaenuna"pila" se interdigitan con los que están en las pilas vecinas, en la mejor for20-6), lo cual nema para evitar el espacio muerto (fig. cesita que las escamas tengan una forma geométrica ewecial. Para describir esto mencionemos a Lord Kel-
Fig. 20-8. Microfotografía ( X 730) deuna preparación entera, plana, epidermisdela oreja deun ratón(con sus célulasdelineadaspor mediode nitrato de plata,y los núcleos"contrastados" por medio de una reacción de Feulegen), tal como se advierte por transiluminación. La mayor parte de las células en este nivel pertenecenalestratogranuloso,y por estarazón,aparecen los gránulos en su citoplasma. Constituyen las células nucleadas más superficiales. Obsérvese s u contorno hexagonal y la forma en que se intercalan con las células de las columnas vecinas (una columna está indicada por las flechas). La doble línea de la periferia en cadacolumnaindica las dimensiones del dela zonasobrepuesta entrecolumnasvecinas. (Menton, D. N,:Am. J. h a t . , 245:1 1976.)
Fig. 2&7. Modelo de la forma en quelas dlulas del estrato córneo están dispuestas en columnas "interdigitadas" y cada célula tiene la forma de un tetracaidecaedro aplanado. (Se muestra en el esquema en una preparación hinchada por medio de un álcali: consúltesela fig. 20-6) (Menton, D. N.: J. Invest. Demato]., 5 7 ~ 9 2 5 ,1971.)
vin, uno de los físicos más eminentes del siglo pasado, que además de haber logrado muchos de los progresos más impresionantes en su campo,siemprefueun hombre de gran modestia y afabilidad. Una de sus mayoressatisfaccioneserareconocer el trabajo se sus ayudantes(incluso los máshumildes). Según Menton, Kelvin demostró por estudios con películas de líquido, que los polígonos de 14 lados (que se conocen como. tetracaidecaedros ortóticos) son más "económicos" que cualquier otro tipo de polígono, porque se adaptan entre sí de tal forma que llenan un espacio sin que haya intersticios. Menton señala que el tetracaidecaedro es la única forma geométrica que puede quedar apilado en columnas regulares y que todas sus unidades se interdigitan con las vecinas,en seis columnas adyacentes. Parece ser quelasescamasdelestratocórneoson los modelos tetracaidecaedros aplanados. Uno de construidosporMenton se muestra en la figura 20-7. Debemosserialar,quevistas en formasuperficial, el contorno de cada escama es hexagonal. Todavía más, susseis bordesestánbiselados en forma de V, y por supuesto, un borde con tal contorno encajaría perfectamente en el hueco en V formado por la unión de otras doscélulashexagonalesperoesorequeriríaquelas
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SISTEMAS
Y APARATOS LIEL CUERPO
seis pilasquerodeanacualquiercolumnadadaestuvierancompuestasdecélulas hexagonales aplanadas (escamas), dispuestas en planos que tuvieran la mitad del espesor de la escama por arriba y por debajo, como se muestra en la figura 20-7 Por este medio se advierte un ensamblaje perfecto entre las pilas vecrnas. Es difícil entender la forma en que las célulasdel estrato córneo podrían disponerse de esta manera precisa. Un factor sería que la parte más externa del estrato córneo es bastante rígida y las células son desplazadas continuamente hacia éI desde el estrato germinativo, y por tales razones, las células del estrato granuloso y la parteinferiordelestratocórneoestariansometidasa moderada presión, que sería suficiente para aplanarlas y que asumieran contornos hexagonales cuando se les observara desde arriba (fig 20-8). La presión haría que por lo menos unas cuantas células cerca de la superficie quedaran dispuestas en forma de tetracaldecaedros aplanados, casi por azar pero una vez establecido este patrón sería general, y automáticamente lo adoptarían otras células, al ser desplazadas en sentido ascendente desdeabajo,todo ello acondiciónde que fuesen lo suficlentementeblandascomopara ser modeladas y asumir tal forma. Para los futurosdermatólogosseríamuyInstructivo el concepto de Menton, de aiieraclón de ;a dlsposiclén de las células epidérmicas en pllas, una característica queagarece enalgunasdermatosisque lienencomo alteración esencial el mayor recambio de la poblaclén de células epidérmicas (y tamblén en otros trastornos).
Chalonas y control de la multiplicación celular en la epidermis
de fibras colágenas que la componen se entrelazan en la forma de retículo. Las fibras elásticas están dispuestas a manera de reddefinísimoscordonesen lacapapapilar,y fibras más gruesas distribuidas de manera irregular en la capareticular. No obstante, el contenidode elastina de la epidermis, no es muy grande. Capilares en las dos capas de la dermis. Una diferencia de gran importancia entre las capas papilar y reticularde la dermis, es el número respectivo de capilares que contienen. Como describiremos brevemente el riego capilar de la capa papilar es extenso. Un grupo de capilares se extiende en asas hasta los llamados bordes o papilas que sobresalen en la epidermis, llevan nutrimientos a l a epidermis y actúan como elemento termorregulador. Otro grupo de los llamados capilares (que se parecerían más a las vénulas) forman un lecho plano por debajo de las bases de las papilas. Es así quela capa papilar tiene abundante riego sanguíneo. Los capilares son escasos en la capa reticular, y son numerosos sólo en los apéndices epidérmicos que penetran en sentido descendente, en la capa reticular. Las células de la dermisde la piel gruesa en su mayor parte son fibroblastos, y están dispersos en corto número. También aparecen unos cuantos macrófagos células adiposas,solas, o conmayor frecuencia, en cúmulos. sudoríparas Glándulas
Este tema se trató en el capítulo 6 y al final de éSteproporcionaremosalgunas fichasbibliográficas sobre la materia.
Las glándulassudoríparas suelenclasificarseen apocrinas o ecrinas, términosque tienen significad o especial en relación con la piel, y que explicaremos en la sección siguiente.
DERMIS
Glándulas sudoríparas apocrinas
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G probable que este tipo de glándula haya evolucionadoenprimerlugar,porque tiene uso más práctico y abunda más en otros mamíferos, que en el hombre. Su funciónprincipal,alparecer, es la produccióndesecrecionesencantidadesrelativamente pequeñas, las que, al llegar a la superficie de la piel, dan los olores tan característicos al cuerpo delosanimales para identificar la presencia de otros. Sin embargo, en el hombre su distribución es muy limitada porque están confinadas más bien a la piel delgada de la axila, la región del pubis y la areola delpezón.Provienendelasmismasinvaginaciones del epitelio que dan origen a los folículos pilosos, y sus conductos no desembocan en la superfi-
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Fig. 20-9. Microfotografía de gran amplificacióndela dermis, en que aparecen lasunidadessecretorias pálidas de lasglándulas ecrinas enun cortetransversal, y los conductillosteñidosmás fuertemente de tales glándulas en cortes transversal y oblicuo.
cie cutáneacomo losdelasglándulas ecrinas,infinitamente más abundantes, sino en los folículos pilosos,porarriba del orificio delasglándulas sebáceas,quedescribiremos en breve. Una glándula sudorípara del tipo apocrino posee una porciónsecretoria de grantamañoy un conducto. Ambos están dispuestos en espirales, y de este modo, a menudose observan enun cortedado, asas diferentes de lamisma glándula,que tienen el aspecto deun grupo deunidades secretorias.Tales unidades tienen un calibre interior más ancho, recubierto, o limitado por una capa de célulassecretorias cúbicas o cilíndricas. Sepiensaque secretan en forma casi continua,aunque la secreción no es abundante. Lasunidades secretorias se encuentranrodeadas por célulasmioepiteliales inervadas por el sistema nervioso autónomo, y su contracción puede expulsarlasecreción, en caso de excitación o diversas emociones. Los conductos sonsimilares a los delas glándulassudoríparasecrinascomunes. Las describiremos más adelante. Sin embargo, los conductos de las glándulas apocrinas vacían su contenido en la base de los foliculos pilosos. La secreción de las glándulas apocrinas del hombrenoposee olor, perocontienesubstancias que son fácilmente descompuestas por las bacterias en productos odoríferos de desdoblamiento, a veces con olor molesto.
Glándulas sudoríparas ecrinas Son el tipomás común de glándulassudoriparas enel serhumano,Songlándulas simples tubulares dispuestas en todo el organismo,excepto en unos cuantossitios comolabiosyalgunaszonas de los genitales externos en varonesymujeres. Se ha calculado queen la piel hay, en promedio,unos tres millonesde ellas y abundan en particular enlapiel gruesa (se ha estimado que hay 3 O00 glándulas por pulgada cuadrada, en lapalma dela mano).Cada glhndula tiene una porción secretoria y otra excretoria. Laprimera porción decasi todas las glándulas deestetipoestáinmediatamentepordebajo dela dermis, en eltejidosubcutlineo (fig. 20-1). La porciónsecretoria deltúbulo estáenrolladasobresi misma, y deeste modo, en los cortes tiene el aspecto de un pequeñocúmulo de tubos,transversal y oblicuo (figs. 20-1 y 20-9). Las células secretorias son de dos tipos. La mayor parte son cúbicas o cilindricas, y tienen citoplasma pálido con un poco de glucógeno.Tales células son más anchas ensubase que en la superficie luminal. Sepiensaque los conductillos entre células vecinas de ese tipo, conducen sudor hacia laluz. El otro tipo de célula menos común, tienebasemás angosta, en comparacióncon su superficie luminal. Su citoplasma contiene gránulosque captanadecuadamente el colorante, de tal forma queselesha conocidocomo células obscuras.
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El interior de la porción secretoria de una glándula sudorípara tiene, en promedio, la misma anchura que el espesor de su pared. Las células, que pueden ser fusiformes o tener ramificaciones y que se semejan a las de músculos lisos pero provienen del ectodermo,estándispuestasalrededor delaporción secretoriade los túbulos, en la carainternade la membranabasal. Reciben el nombrede células miepiteliales. Según se piensa, su contracción facilita la expulsión del sudor. Inmediatamente por fuera de ellas y la membrana basal del túbulo, el tejido conectivoestácondensado en forma de una vaina alrededor de las porciones secretorias de las glándulas. Después de seguir un trayecto flexuoso en una zona limitada, la porción secretoria de la glándula se continúa con un conducto que llega a la superficie. Las paredes epiteliales de los conductos de las glándulas sudoríparas captan con mayor avidez los colorantes, en forma global, que las secretorias, y ello se debe a que las células de recubrimiento de estos conductos forman dos capas y son de menor tamaño que las unidadessecretorias;enconsecuencia, contienen una cantidadrelativamentemayorde núcleos que captan el colorante, que las paredes de las unidades secretorias. Por tal razón, los conductos se identifican fácilmente en los cortes (fig. 20-9) por su aspecto m6s obscuro. Todavía más, el interiorde un conducto es más estrecho quelaparte secretoriadela glándula, cosa extraordinaria, porque en casi todas las glándulas el interior del conducto es mucho más ancho que el calibre de las unidades secretorias. Los conductos que siguen un trayecto tortuoso, casi espiral, por la dermis, llegan a la cima de los clavos interpapilares de la epidermis que penetran en sentido inferior entre la doble fila de las llamadas papilas (fig. 20-3). El epitelio de los conductos en este sitio se fusiona con el de los clavosinterpapilares,y en adelantelascélulasde la epidermis se transformarán en células de las paredes delosconductos. Los conductosasídispuestossiguen un trayecto espiral por la epidermis, y cuando llegan al estrato córneo se intensifica su configuración espiral (fig. 20-3). Los conductos de las glándulas ecrinas por ú]timo desembocan en las superficies de los rebordes o pliegues, y sus orificios son muy notables, si se observa una huella digital nítida. Entre otras cosas, el sudor contiene iones de sodio y cloruro, agua y metabolitos y substancias nitrogenadas dedesecho. Conforme la secreciónpasa por el conducto se resorbeunpoco del sodio, aunque no el agua. El control de las glándulas sudoríparas por el sistema nervioso y la forma en que actúa el sudor para
regular la temperatura corporal, se describirán despuésque hayamosconsiderado el riego sanguíneo de la piel.
Terminología Para esclarecer cualquier punto confuso que pueda haber surgido en la mente del lector en lo que toca a la terminología utilizada en las glándulas sudoríparas, debemos destacar que las glándulas apocrinas (delgriego apokrinesthai, sersecretado) recibieronsu nombre antes que se demostrara por medio del microscopio electrónico que por lo regular no se pierde el citoplasma durante la liberación de la substancia secretada con excepción de las holocrinas,enlas cuales todas las células participan para contituir la secreción. En consecuencia, si bien ese tipodeglándulasudorípara conserva el nombre de apocrina, se clasifica en la actualidad más bien como merocrina, en lo que toca al mecanismo de liberación de su secreción. Paraempeorar las cosas, la forma en que la secreción es descargada en las glándulasecrinas(del gr. e k , fueray krinein, separar) no es diferente, de tal maneraquetambién se les clasifica precisamente como merocrinas. Por todo loexpuesto, los términos apocrina y ecrina empleados en relación con las glándulas sudoríparas a veces tienen connotaciones inadecuadas respecto a la forma de liberación de sus secreciones, y convendría ya no usarlos.
ESTRUCTURA MICROSCOPICA DE LA PIELDELGADA La piel delgada cubre todo el cuerpo, menos las palmas de las manos y las plantas de los pies. Como señalamos en párrafos anteriores, debemos entender que "delgado" y "grueso" denotan características de la epidermis únicamente, y no de toda la piel. En realidad la piel delgada tiene un espesor que varía notablemente en partes diferentes del organismo, y tales variacionesdependen casi por completo de los cambiosen el espesorde la dermis. La piel que cubre las superficies extensoras suele ser más gruesa que lasdelassuperficiesflexoras; la que cubre el párpado es la más delgada del organismo (0.5 mm o menos), y la que cubre el hombro y el dorso, la más gruesa (hasta 5 mm) de la piel fina. La figura 20-10 señalamuestrasde piel delgadadediferentesregiones del cuerpo. La piel delgadacontieneglándulassudoriparas (fig. 20-18), pero no son tan abundantes como en la
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Fig. 20-10. Tres grandes micrografías (con la misma amplificación) que muestran la piel delgada de diferentes zonas del cuerpo. A ) Piel del interior de la pierna. B) Injerto de espesor parcial relativamente grueso. Adviértase que contiene una cantidad importante de dermis. C) Pieldel abdomen injertada en la muñeca,sitio enel cualquedó durante algún tiempo. 0) Pieldela caraexterna del muslo.
piel gruesa; esta última difiere deladelgada en que nocontiene foficulos pilosos. Enel cuerocabelludo y en otras regiones existe la mayor concentración de folículospilosos,perotambiénestán en la pieldelgada de todo el cuerpo, con algunas cuantas excepcionescomo el glande.Todavíamás, la superficie delapiel delgada, a diferencia de la piel gruesa, no tiene bordes y surcos. Epidermis. Tiene menos capas que en la piel gruesa (fig. 20-11). El estrato germinativo es semejante al delapiel gruesa, pero el espinosoesmás delgado. El estratogranuloso puede formar unacapa continua y neta, pero en caso de no hacerlo, se observarán numerosascélulas congránulos de queratohialina, dispersas en la línea en que cabría esperar la presencia de dicha capa. No existe estrato lúcido y el estrato córneo es relativamente angosto (fig. 20-11). Dermis. La superficie de la dermis adyacente a la epidermisde la pieldelgadaes muy distinta de la que está en la piel gruesa. En vez de estar dispuesta en bordes o en crestas, la dermis de la pieldelgada
sobresale en diversospuntos,parapenetrar en la epidermis en forma depapilas verdaderas. Sin embargo, su presencia no está reflejada por la desigualdad e irregularidad de la superficie epidérmica suprayacente. El patrón que se observa en su super. ficie epidérmica no dependedelas papilas dérmicas subyacentes,sino másbiendelíneas que tienden a conectar los orificios de los folículos pilosos, un poco deprimidos. PIGMENTACION DE LA PIEL El pigmento más importante de la piel es la meladel vocablo griego rnefas, que significa negro). Las melaninas están distribuidas extensamenteen el reinoanimaly vandesdeel color amarillo hasta el pardo y negro. En el hombre, aparecen sobre todo en la epidermis; en la raza blanca están enlascélulasdelas capasbasales, enlas cualestienden aestardispuestas,como alguna vez nina (queproviene
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colores de la piel en las diversas razas como negra, cobriza, amarilla blanca. y Sin embargo, todas tienen algo de melanina en su piel. La incapacidad inherentedeunindividuodecualquierrazapara producirmelanina, origina el estadollamado albinismo (del lat. albus, blanco). En la epidermis de la piel blanca, cuando se expone a los rayos ultravioletas, normalmente aparecen cantidades mayores de melanina, y son precisamente esos rayos, en la luz solar, quienesprodycen el ’bronceado”. Las personas morenas por lo regular se “broncean” con mayor facilidad que las rubias. Sin embargo, en algunaspersonas la melaninaepidérmica tiende a formar zonas pequeñas y circunscritas conocidas como pecas.
Melanocitos Fig. 20-11. Microfotografía, con poca amplificación, de la piel delgada del abdomen. En ella el epitelio plano estratificado contiene sólo unas cuantas células de espesor. En la superficie, las células epiteliales se transforman en escamas de queratina. El tejido pálido por debajo del epitelio es tejido conectivo laxo de la capa papilar dela dermis.
escribió un estudiante en un examen de histología, hacia el ”ladoasoleado” del núcleo(fig. 20-128). La melanina aparece en forma de gránulos finos de color pardo o negro, pero suelen estar agrupados si el pigmento es abundante. Del contenido relativo de melaninaenlaepidermisdependen los diferentes
Comomencionamosalprincipio del apartado sobre la epidermis, en esta se distinguen cuatro tiposdecélulas.Despuésde los queratinocitos, los melanocitos son los más abundantes, y son las células productorasdemelanina. En la literaturaantigua las células en cuestión recibieron el nombre de melanoblastos. Sin embargo, este último término se emplea sólo para células que en la vida embrionaria se desarrollan en la crestaneural y emigrana la unióndermoepidérmica,sitioen el quepersisten hastaque los melanoblastosterminanporocupar una posición en la capa basal de la epidermis y ahí se diferencian en melanocitos, y elaboran melanina.
Fig. 20-12. A) Microfotografía, de gran amplificación de la piel en la queaparece una ”célulaclara” (indicadapor una flecha)del estratogerminativo. B) Microfotografía, con inmersión en aceite, de la piel pigmentada, en queaparecen gránulos de melanina en el citoplasma de las células del estrato genninativo.
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El cuerpode losmelanocitosestádispuestopor debajo de las células de la capa basal de la epidermis o entre ellas. Antes de elaborar melanina aparecen en la capa basal en forma de las llamadas células claras (fig. 20-12A). El cuerpo de los melanocitos en unauotra posicionesenvíalargas prolongaciones entre las células epidérmicas o por debajo de las mismas (fig. 20-13), más bien, las de la capa basal. Los gránulosdemelaninaelaboradospor 10s melanocitos y al parecer liberados desde el extremo de sus prolongaciones, en alguna forma son captados en el citoplasma de las células epiteliales. Si, COmo se ha sugerido, esto se hace por medio de fagocitosis, se necesitaría que los gránulos penetraran en el espacio intercelular durante la transferencia. Por este mecanismo u otro, las células epiteliales comunes de la capa basal tambiénterminanporposeer melanina. De lo anterior se desprende que es imposible diferenciar los melanocitos, de las células epidérmicas verdaderas,con baseensupigmento.A pesar deque se ha sugeridoqueantesdeque se vuelvan melanocitos funcionales su aspecto es el de chlulas claras (fig. 20-12A), losmelanocitos funcionales pueden diferenciarse únicamente de las células epidérmicas comunes por una prueba histoquíca quedemuestra la presencia de célulascon el "equipo" metabólico necesario para elaborar tal pigmento, prueba conocida como "reacción de dopa", y qe describiremos en el párrafo siguiente. Identificación de los melanocitos por la reacción dopa. La propiedad de los melanocitos de producir rnelaninadepende de su capacidaddesintetizar la enzima tirosinasa. Si posee tal enzima en forma activa y cuentan con el substrato preciso, la tirosinasa reaccionará con el substrato para formar melanina. Sin embargo, en el hombre, la adición de tirosina a muestras de epidermis no conduce a la formación de melanina por parte de los melanocitos (cuando menos,inmediatamente) y las reacciones queintervienen son complejas. Sin embargo, si se añadea una preparación adecuada de epidermis la dihidroxifenilalanina que se conoce como dopa, la tirosinasa dentro de los melanocitos la transformará en melanina, y se observará en el citoplasma en forma de pigmento obscuro. Esta prueba, llamada la reacción dopa, puedeutilizarse paradiferenciar célulasque poseen la capacidadde sintetizar melanina,delas que simplemente captan este pigmento. La reacción dopa ha señalado que los melanodtos sonmuyabundantesenlaepidermis. Según Montagna, 10 a 25 por 100 de las células de la capa basal de la epidermis en el ser humano son melanocitos. Esta pruebatambiénhasido útil parademostrar la compleja distribución de prolongaciones
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Melanocltos Fig. 20-13. Esquema que ilustra la posición de los melanocitos en la piel. Adviértase la forma en que sus prolongaciones ramificadas (en negro) se extienden entre las células epidérmicas, para llevarles melanina.
quevandesde el cuerpode los melanocitos,para entremezclarsecon las célulasepidérmicasy llevarlespigmento(fig. 20-13). Síntesis de melanina en los melanocitos. La síntesis d e tirosinasa comienza en el retículo endoplásmico rugoso, sitio en el cual la proteína pasa al aparato de Golgi, en el cual el producto es almacenado en vesículas membranosas de superficie lisa, cuyo contenido ha recibido el nombre de protirosinasa. Conforme tales vesículascambian se les conoce como premelanosornas. En este momento aparece tirosinasa activa en el contenido de las vesículas y ello resulta en la síntesis de melanina en su interior o en intima relación con las mismas, y conforme ocurre dichofenómeno, las vesículas terminan portransformarse en melanosomas, que son gránulos ovales recubiertos por una membrana que pueden tener un poco más de 0.5 Pm de longitud. Antes de quedar teñidos por la melanina obscura los gránulos están dispuestosinternamenteenláminasconcéntricas. Cada melanosoma termina por transformarse en un gránulo de melanina, y cuando ocurre tal fenómeno, la estructura ya no contiene tirosinasa demostrable. El proceso es similaralaformacióndegránulos secretorios(descrito en el capítulo 5 ) , excepto en
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que las enzimas en estos últimos actúan mientras las vesículas permanecen en el citoplasma. Célulasdérmicasconmelanina.Conuna excepción, no sintetizan melanina sino que la han fagocitado. La excepción la constituyen los lactantesde raza mongólica, dado que en ellos puede haber melanocitosverdaderos en la profundidad de la dermis en la región sacra. A travésdeltejidoque los cubre, los melanocitos tienen colorazul(que es el color de la melanina que se observa a través de tejido suprayacente). La mancha azul recibe el nombre de “mancha mongólica”. Rara vez se observan melanocitos en este sitio en niños de raza caucásica. Papel de la melanina. La melanina sirve para mimetizar y proteger algunos animales de sus depredadores, pero en el hombre su función principal es la de proteger las capas más profundas de la epidermis y la dermis subyacente, del efecto nocivo del exceso de rayos ultravioletas al dispersarlos. El hecho que una persona se broncee es signo de una mayor cantidaddemelaninaproducidapor los melanocitos. Los rayosultravioletas en la piel,son útiles hasta cierto punto, dado que permiten la radiación del ergosterol (derivado del colesterol), y una vez ya radiado, constituye una de las formas de la vitamina D, misma que se absorbe en la piel y que es un factor esencial en el metabolismo adecuado de los minerales. Por las razones expuestas, la hipovitaminosis D puedeoriginarraquitismoenniños. Sin embargo,ennuestrosdías,paraevitar tal trastorno, lospequeñinesreciben preparados ingeriblesde la vitamina señalada.
CELULAS DE LANGERHANS Comprenden el tercer tipo de celulas de la epidermis.Langerhans el siglo pasadoobservóque existían algunas células epidérmicas con formas y propiedades diferentes de las que habían sido descritas, las que por algunos métodos de impregnación metálica,poseíanprolongacionesramificadas(semejantes a las de los melanocitos) desde el cuerpo celular, hasta las células epidérmicas vecinas. El criterio más aceptado alguna vez, es que constituían melanocitos viejos, pero los estudios con el microscopio electrónico mostraron que en realidad eran células sanas y activas(fig. 20-14). En casos de hipovitaminosis A, diversos tipos de membranas se transforman en epitelio escamoso estratificado no necesariamente de ctlulas planas (como sucede en la tráquea, recubiertanormalmentepor epiteliociliado,cilíndrico,seudoestratificado). Las
células de Langerhans no aparecenen el epitelio normal en tales sitios, pero sí lo hacen en el epitelio plano estratificado que substituye al tipo normal, y todavía más, surgen en el tejido conectivo laxo subyacente.ConbaseenestosestudiosWongy Buck consideranque el origendelascélulas de Langerhans probablemente sea el mesénquima, y no la epidermis, y se cuenta con otras pruebas que refuerzan tal criterio. Las células de Langerhans no estánunidaspor desmosomas a las células epidérmicas con las cuales están en contacto. Tienen una forma muy irregular, ysunúcleoestánotablemente indentado. Con el microscopioelecrónico se advierteque no es muy importante el retículoendoplásmicorugoso,pero está perfectamente desarrollado el aparato de Golgi. El citoplasma contiene algunos microtúbulos. Todavía más, contiene gránulos característicos que noaparecenen los melanocitos; sonestructuras alargadas con estrías longitudinales, y algunos gránulos tienen la forma de raqueta. No se ha dilucidado la funcióndelas células deLangerhans ni su relación con el epitelio plano estratificado, y se considera que tal vez son macrófagos.
FOLICULOS PILOSOS Desarrollo. En los comienzos del tercer mes de vida fetal la epidermis principia a formar invaginaciones en la dermis subyacente (fig. 20-15), en primer lugar, en la región de las cejas y frente, el mentón, el labiosuperior,ymuypocodespués,entodas las zonas corporales que más tarde estarán cubiertas por piel delgada. Estas prolongaciones o invaginacionesepidérmicas se transformaránenlos folículospilososque darán origenacabellos(fig. 20-15, IV). Porestemecanismo el feto,entre el quinto y sexto meses, terminará cubierto por vellosidadesmuyfinasqueconstituyen el lanugo. Esta capa devellosidades se desprendeantesdelnacimiento, excepto en la región de las cejas, los párpados y el cuero cabelludo pues aquí persiste el vello, y adquiere mayor calibre y longitud. Unos cuantos meses después del nacimiento también caen tales cabellos y son substituidos por otros más gruesos, en tanto que en el resto del cuerpo aparecen nuevos cabellos, y el cuerpo del lactante termina por estar CUbierto por los vellos. Después del nacimiento no se forman folículospilosos. En la pubertad,bajola influencia de las homonas masculinas aparecen vellos gruesos en la axila y el pubis, en los varones también en la cara, y en extensión variable, en otras
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Fig. 2C-14. Micrografíaelectrónica ( x 37 000) de unacélula de Langerhans de la epidermis. El óvalogrande y pálidodela izquierda, es el citoplasma de la célula de Langerhans. Contiene lisosomas (L),y thbulosvermiformes (T), que soninvaginacionesdel plasmalema (obsérvese línea la que siguesu eje). Las células de Langerhans pueden estarconfinadas en los espaciosintercelulares y no del epitelio estratificado, muestran el contornoregularque es típico de cualquiermacrófago. Las célulasepitelialesestratificadas vecinas muestran haces de tonofilamentos y se advierten en el corte transversal (Tfc) y longitudinal (Tfl), asícomodesmosomas (D), en los espacios intercelulares. (Por cortesía de C. P. Leblond.)
la epidermis comlenza aInvadirladermls
laepidermis se engruesa
m
cabello
dL
sale el
laepldermlssobresal paraformarunaglan dulasebácea
la paplla de tejido conectlvo
Fig. 20-15. Esquemas del desarrollo deun folículo piloso y una glándulasebácea en el feto.(Tomado y modificado de Addisonn W. H. F. (ed): Piersol's Normal Histology, ed. 15. Phdadelphia, J. B. Lippincott, 1932.)
paplla de telldo conectivo
radicular interns
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Córnea
Lúcido
GIranuloso
Eispinoso
Ge I
lati!4 0
"--Fig. 20-16. Microfotografías dela formación de queratina. A) Prolongaciones por a ls cuales seforma queratina blanda en la piel gruesa. Adviértame los gránulos de queratohialina enel estrato granuloso y también la presencia de estrato lúcido. B) El proceso por el cual se forma la queratina dura de la uiia. Adviértase la transición gradual de las células enel parénquima de la uña sin estrato granuloso ni lúcido, y adviértase que la queratina dura es más homogénea quela blanda.
partes del cuerpo. Los cabellos gruesos del cuero cabelludo y las cejas y los que se desarrollan en la pubertad, reciben el nombre de pelos terminales, para diferenciarlos del lanugo y el vello. Laespecie humanano esmuy velluda. Sinembargo, la mayorparte del cuerpo está cubierta por vello corto y fino. Así pues, el cabello no constituye un factor de gran importancia para conservar el calorcorporal.Apesar de esto lapieldelaespecie humanadebecontenerfolículospilosos,factor que es de máximaimportancia,porquepor mediode ellos, l a epidermis lesionada por quemaduras y excoriaciones emprende procesos de reparación, y permite la obtención de injertos deespesor parcial. Explicaremos más adelante la razón de lo señalado. Estos tipos de queratina en folículos pilosos y cabellos. Existen dos tipos de queratina, y por medios histológicos puedendiferenciarseen blanda y dura;
tienen característicasfísicas y químicasdiferentes. Ambosaparecen en los folículospilosos. La queratinablandacubre lapiel ensu totalidad y l a dura aparece sólo en algunas de las faneras, esto es, las uñas de manos y pies, la cutícula y la corteza de cabellos enel hombre, y las plumas, las garras y laspezuñasde los animales. Su formación no se manifiestahistológicamente por la aparición degránulos dequeratohicllinaen el citoplasma de las células epidérmicas,sino quela formación de queratina dura entrañalatransicióngradual desde lascélulasepidérmicas vivas,hastaqueratina(fig. 20-16B). La queratina dura es sólida y no se descama, y en consecuencia, es un material más permanente que la blanda (las uñas y el pelo deben cortarse para que no crezcan demasiado). Desde el punto de vista químico la queratina dura por lo regular no es reactiva, esto es, interviene poco en reacciones
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químicas, y contiene más cistina y furo que la variedad blanda.
enlaces de disul-
Estructura de un folículo piloso
El folículo piloso surge a manera de invaginación de las células de la epidermisydermis, del tejido subcutáneo. La parte más profunda de tal invaginación o prolongación epitelial, se transforma en un cúmulo de células llamada matriz germinativa del folículo piloso (figs. 20-15 y 20-17), porqueconstituye el elemento germinativo del cabello. Queda adaptado sobre una papila de tejido conectivo (figs. 20-15, 111 y 20-17), que lleva consigo capilares, y de este modo, constituye una fuente delíquidotisular,asuzona central. Vaina radicular externa. La parte de la invaginación epidérmica que conecta la matriz germinativa con la superficie se canaliza, y por esta razón, recibe el nombre de vaina radicular externa del folículo piloso (figs. 20-15 y 20-18). Cerca de la superficie de la piel, dicha vaina muestra todas las capas epidérmicas de la piel (fig. 20-17, arriba) delgada, como es lógico suponer ya que estavainarepresentauna continuación "descendente" de la epidermis. La vaina externa, cerca de la superficie de la piel, por lo tanto, está recubierta de queratina blanda, que se continila en el orificio del kolículo con la queratina blanda de la epidermis (fig. 20-17). Sin embargo, en un planoprofundo del folículo la vainaradicular externa se adelgaza y no posee algunas de las capas mássuperficialesde la epidermis. En el fondo del folículo, donde la vaina radicular externa rodea a la matriz germinativa y se continúa con ella, consiste solamente en el estrato germinatiuo de la epidermis (fig.20-17). Formación y crecimiento de un cabello. Para que el cabello crezca en un folículo es necesario que proliferen las células de la matriz-germinativa, lo cual obliga a las células más superiores de dicha matriz a ocupar el interior de la vainaradicularexterna. Conforme las células son desplazadas en sentido ascendente, se alejan cada vez más de la papila, que es su fuente de nutrición, y se transforman en queratina. Las células que se transforman en la cutícula de la corteza del cabello que es queratina dura, lo hacen sin la síntesis de gránulos de queratohialina. El área celular en la cual ocurre la transición de las células en queratina dura, recibe el nombre de zona queratógena (fig. 20-17). Los pelos crecen la proliferación ininterrumpida de las células epidérmicas de la matriz germinativa, y la conversión sucesiva de
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tales células en queratina, conforme son forzadas a ocupar el folículo. Vaina radicula; interna. Las células en proliferación de la matriz forman otra estructura adicional para el pelo, que asume la forma de una vaina tubular celular que es desplazada hacia arriba alrededor del pelo, parasepararlode la vainaradicular externa, y que recibe el nombre de vaina radicular interna (figs. 20-17 y 20-18). Se extiende sólo hasta un punto intermedio de la altura del folículo(fig. 2017) y está formada por queratina blanda (fig. 20-17) y en consecuencia,puedenobservarsegránulos de queratohialina en las células, conforme se queratinizan. En esta región los gránulos por lo regular reciben el nombre de gránulos de tricohialirza, y en vez de ser basófilos, captan un color rojo vivo (fig. 20-18). Pigmentación del cabello
El pigmento del cabello,asemejanzadel de la epidermis, esla melanina. La melanina del cabello también es formadapor melanocitos, distribuidos en la matriz de un folículo piloso cerca de la papila. Como los de la epidermis, envían prolongaciones citoplásmicas que aportan melanina a las células epiteliales que,porqueratinizacion, se transformarán en la corteza y médula del cabello. Conforme las células que se dividen en la matriz se desplazan hacia arriba, captan melanina en la parte superior dela base bulbosa del cabello, y después ascienden cada vez más y se queratinizan hasta transformarse en la cortezay la médulapilosas. La melaninaquecontienen se incorpora a la queratina del cabello, básicamente de la corteza, y de este modo, le dan su color. Hay datosque indican que los melanocitos del bulbo del folículo se dividen por mitosis y, de este modo se perpetúan indefinidamente. Conforme la persona envejece su cabello se vuelve blanco. La falta de pigmento en el cabello de los ancianos se atribuye a la incapacidad cada vez mayor de los melanocitosde los bulbos de los folículospilosos, para sintetizar tirósinasa. El cabello tiene diferentescolores,pero en el microscopio se adviertenúnicamente tres tonos de pigmentos; el negro, el pardo o café, y el amarillo. Este último recibe el nombre de feomelanina, y s u formación parece estar regidapor genes diferentes de losque controlan la formaciónde la rneIanina negra y parda. Las vías metabólicas que intervienen en su formación son distintas de las que producen la melanina negra y café.
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Un pelo terminal consiste en una médula central de queratina blanda (figs. 20-17 y 20-18) y una cuticula y corteza de queratina dura (figs. 20-17 y 20-18). Algunos cabellos prácticamente no contienen médula y en consecuenciaposeen sólo unacutículay una cortezadequeratina dura. Es precisamente el pigmento en las células de la corteza lo que da a l cabello su color. La cutículaconsiste en células muydelgadas, aplanadas a manera de escama, dispuestas en la superficiede un cabello como si fueran "tejas" en el techo de una casa, excepto que su borde libre está dirigido hacia arriba en vez de hacerlo hacia abajo (fig. 20-19). El borde libre de tales células se traslapa e interdigita con los bordes libres de células similares que recubren la vaina radicular externa, y cuyos bordes libres se dirigen en sentido descendente, disposición que dificulta el arrancamiento de un cabello sin arrastrar, cuando menos, parte de la vaina radicular interna, fenómeno que puede tener interés medicolegal. La médula consiste en queratina blanda y en ella las células cornificadas suelen estar separadas entre sí. Puede haber aire o líquido entre las células medulares. Actividad cíclica de los folículos pilosos
Fig. 20-17. Esquemade un cabello y un folículo,que muestra la distribución de la queratina blanda y dura y lazona queratógena en la cual se produce la queratina duradel pelo. .(Tomado de Leblond, C . P.: Ann. N . Y . Acad. Sci., 53~464,1951.)
Estructura del cabello La forma quetieneuncabello en el cortetransversal y otras características de los pelos terminales, varían en relacióncon la raza. Se hanidentificado trestiposprincipalesdecabello:lacio, ondulado y crespo. El cabello lacio aparece en las razas mongólicas,chino,esquimaleseindiosdetodaAmérica; su forma característica es grueso y basto, y en el corte transversal está redondeado. El cabello ondulado aparece en diversosgruposétnicos, incluso europeos, y el cabello ensortijado o crespo es característicode casi todaslasrazasnegras. Enel corte transversal el cabello ondulado tiene forma oval, y el ensortijadoelíptica, o "reniforme".
El cabello que se desprende y queda enredado en un cepillo o peine no es signo ominoso de calvicie inminente. Las personas pueden ser tranquilizadas si se les señala que el crecimiento del cabello es cíclico. Por ejemplo, los animales que viven en regiones nórdicasadquierenunanuevacapade pelo en invierno y la pierden en verano. Los folículos pilosos del hombre también tienen, en forma alterna, fuses de crccirrzirnto y de rcposo. En la primera, las células de la matriz germinativa siguen proliferando, y se diferencian, y el cabello aumenta de longitud. Sin embargo, al pasar la fase de crecimiento a la siguiente dereposo, la matrizgerminativa se inactivay atrofia. En esta nueva fase se desprende la raíz del pelo de su matriz, y poco a poco se desplaza hacia arriba del folículoyen un momento dado obtiene una zona de fijación más o menos secundaria enla vainaradicularexterna,conforme el extremoinferiordelcabello se acercaal cuello del fo~ículo. Mientras tanto, en la parte más profunda del folículo la vaina radicular externa se ha retraído más hacia arriba hacia la superficie, y por último, el pelo quedatotalmentefuera del folículo.Antes O después dequeocurra tal fenómeno,laspartesmás profundasde la vainaradicularexterna crecen de
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Fig. 20-18. Esquema de un corte oblicuo estudiado con gran amplificación a través de la zona queratógena de un cabello, a nivel de s u folículo. El plano de corte se señala en el cuadrito superior izquierdo. (Los folículos pilosos llegan hasta el tejido subcutáneo, pero no siempre hasta donde se muestra enel cuadrito.) Los núcleos enla vaina radicular interna y el cabello se han vuelto picnóticos, y aparecen gránulos rojos de tricohialina (señalada como queratohialina) enlas células de la vaina radicular interna, lo cual indica que están formando querantina blanda. No se observan enla corteza nienla cutícula, gránulos similares. La vaina radicular interna comprende unacutícula y las capas deHuxley y Henle.
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Fig. 20-19. Micrografía,hechaconinmersión en aceite,de la superficie de un cabello, en que se advierten las escamas cuticulares.
nuevo hacia abajo,paracubrir la vieja papila, la cual se rejuvenece o termina por ser una nueva. De esta forma se desarrolla una nueva matriz germinativa que origina un nuevo cabello, que comienza a crecer en el folículo. Esta actividad cíclica en el humano difiere en dos aspectos de la de los animales, que forman y eliminan unapelambrecadaaño. En primerlugar, los ciclos de actividad son más largos. Los cabello del cuero cabelludo duran unos dos o tres años, antes de comenzar la fase breve de reposo que es de 3 a 4 meses. Sin embargo, en otras partes del organismo, la fase de crecimiento es más breve que la señalada, y la dereposo es relativamentemayor.Por ejemplo, los pelos de las cejas crecen durante uno o dos meses, y después sus folículos descansan 3 a 4 meses. La segunda diferencia es que los folículos vecinos en el ser humano por lo regular están en fases diferentesdeactividaden un momentodado.Por ejemplo, Trotter observó que en un momento dado 45 por 100 de los folículos de la pierna estaban en la fase de crecimiento y el resto en la de reposo. Sin embargo,en el cuerocabelludo, en cualquiermomentoparticular, 80 a 90 por100 de los folículos están en fase de crecimiento, y es fácil advertir por qué la reposición del cabello del ser humano por 10 regular se hace en una forma constante e inadvertida. Calvicie común. La calvicie es rara en lasmujeres, lo que en sí sugiere que las hormonas sexuales masculinas pudieran guardar alguna relación con la aparicióndeestasituación.Hamiltonobservóque la castración, y en consecuenia, la falta de hormonassexualesmasculinas (testosterona),frenaba la tendenciahereditariaa la calvicie, y que la administracióndedichahormonaa los individuoscon deficienciade la misma,"activaba"denuevouna tendencia hereditaria que culminaba en la calvicie.
En otras palabras, los factores genhticos que tienden a originar la calvicie se manifiestan plenamente sólo si aparece la hormona sexual masculina en el individuo. La calvicie es un signo manifiesto de actividad de la hormona sexual masculina, pero de ello no debemosdeducirque los calvos son necesariamente más viriles que los que tienen mucho pelo. La hormona sexual masculina no origina calvicie, salvo que exista disposición hereditaria a que surja esta alteración. Efecto delcorte,en el crecimientodelcabello. Otra pregunta que si el hecho de afeitar o cortar el cabelloestimulasucrecimiento;estetemahasido objetodeinvestigaciones y experimentoslargosy pacientes (ver los estudiosde Trotter). La conclusión general es que el cortar o afeitar los cabellos no tiene efecto alguno en su crecimiento (que es aproximadamente de 0.4 mm al día, en el cabello de la cabeza). Vaina de tejido conectivo
El folículo piloso es una estructura epitelial y está rodeado deunacondensacióndetejidoconectivo que forma una vaina de tejido conectivo a su alrededor (figs. 20-17 y 20-18).
GLANDULAS SEBACEAS Desarrollo.Conforme se desarrolla un folículo piloso, crecen hacia la dermis vecina células que se transformarán en la vaina radicular externa del tercio superior del folículo, y se diferencian hasta formar glándulas sebáceas (fig. 20-15IV). Una vez que se han formado, susconductosdesembocan en el folículo, en el sitio en que apareció la proliferación y, en consecuencia, las glándulas sebáceas vacían su contenido en el tercio superior del folículo, por debajo de su orificio superficial (fig. 20-17), y esta zona del folículo recibe el nombre de cuello. Estructura y función. Casi todos los folículos pilososmuestrandirecciónunpocooblicua en relación con el plano perpendicular, de tal modo que se orientan hacia una dirección particular. Las glándulas sebáceas suelen estar dispuestas del lado del folículo hacia donde se inclina el pelo(figs. -20-17 y 20-18, cuadrito). Es frecuente que diversasglándulassebáceas se formenapartirdecada folículo. Estas glándulas secretan un material graso llamado sebo que lubrica el pelo y la superficie de la piel. Se ha dicho que el
SISTEMA TEGUMENTARlO (PIEL Y FANERAS) Fig., 20-20. Microfotogafíacon mediima amplificación de las glándulas sebáceas, y su punto de desembixadura en un folículo piloso de la piel delgada.
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Cuello folículo
Pelp
Conducto la glándula sebácea
cblulas svitalizan
3s
Glándulas sebáceas
sebo posee algunas propiedades bactericidas y fungicidas, aseveración que no ha sido aceptada del todo. Su función principal es tal vez actuar como una especie de “crema natural” que evite la evaporación excesiva del estrato córneo en clima frío, y conserve latemperaturacorporal;alconservarlubricado el estratocórneo,permitequeno se agriete,locual puede ocurrir si se seca demasiado. Las glándulas sebáceas son glándulas holocrinas y en el capítulo 7 describimos su mecanismo de secreción. Para que una glándula sebácea (fig. 20-20) secrete sebo, surgen en forma simultánea diversos fenómenos que son: 1) proliferación de células de la capa basal de la glándula; 2) desplazamiento de las células adicionales formadas como resultado de proliferación hacia la zona media de la glándula; 3 ) síntetis y acumulación de material graso en el citoplasma de estas células, conforme se desplaza de la capa basal hacia arriba, y 4) necrosis de estas células al ser
desplazadas todavía más hacia la zona media de la glándula, dado que están cada vez más lejos de su fuente de nutrición. El hecho que surjan las glándulas sebáceas a partir de los folículos explica porquéningunade ellasapareceen la piel quecubre la planta de los pies o la palmadelasmanos. Sin embargo, esas glándulas aparecen en unos cuantos sitios desprovistos de folículos como serían párpados, pezones, labios menores y comisuras labiales, cerca del borde bermellón en algunas personas; en algunos sitios, en particular la piel que cubre la nariz, las glándulas sebáceas que se desarrollaron a partir de los folículos adquieren mucha mayor actividad que los folículos propios, en estos sitios, el folículo sólo constituye el camino para cumplir una meta. Control hormonal de la actividad de las glándulas sebáceas y su relación con la acné. Como se describirá en el capítulo 25, durante la pubertad comienzan a pasar a la corriente sanguínea cantidades impor-
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a veces no sonadecuadas, y así, envez de ser expulsadolibremente el sebo del folículopiloso,se acumula en la piel y causa un trastorno llamado acné (espinillas). El acné predispone a problemas más graves como infecciónlocal y puede originar situaciones que obliguen a la asistencia médica. A pesar que la hormona sexual femenina deprime la síntesis de sebo en las glándulas sebáceas, al parecer no anula la mitosis y en la época de la pubertad jovencitas y jovencitos comienzan a secretar suficientes hormonasmasculinas o femeninasde tal forma que para esa fecha, ambas actúan de manera similar en las glándulas sebáceas, para estimular la mitosis dado que las jovencitas muestran mayor predisposición a sufrir acné en la pubertad. Los experimentos han demostrado que las hormonas sexuales masculinas necesitan la "ayuda" de algunas hormonas hipofisariasparalograr su efecto, pues tales hormonas quedan inactivas en los animales hipofisectomizados hasta donde importa, enla secreción de las glándulas sebáceas.
MUSCULOSERECTORES DEL PELO
Fig. 20-21. Microfotografía con poca amplificación de parte de un folículo pilosoen la piel delgada, en el sitioen que está el músculo erector del pelo (indicado por una flecha). La luz y la ZOM superior del folículo no aparecen en este plano de corte. (Por cortesía de E. Linell.)
tantes de hormonas sexuales, que a su vez la producen. La secreción de hormonas masculinas predomina en losvarones, y las femeninas en las mujeres pero las característicasquímicas de ambostipos de substancias guardan interrelaci6n intima y su metabolismo es complejo, y por una razón u otra, en los varoneshaymoderadaactividadde hormonas femeninas y en las mujeres, de hormonas masculinas. Por lapubertadseobserva un incrementoimportante en la secreción de sebo y los experimentos han demostradoque es el resultado delaaccicin de la hormonamasculina. Todavíamás, se ha demostrado que esta nueva producción de las glándulas sebáceas, es el resultado de un incremento notable en las mitosis,que originarecambiomásrápido de ia poblacióncelulardelasglándulas. Por desgracia, las disposiciones estructurales para expulsar esta mayor cantidad de sebohacia la superficie cutánea
El pelo o vello detodas las regiones corporales, excepto en la barba y el pubis, la vaina de tejido conectivo en un punto intermedio en el folículo o más profundo, está unida a un músculo prcctor del pclo constituidopor fibras lisas finas y pequeñas dispuestas a manera de abanico. Sigue un tra'yecto oblicuoascendentehastalacapapapilar dela dermis a un tramo pequeño del orificio de salida del folículopiloso(figs. 20-17 y 20-21). El músculo a semejanza de las glándulas sebáceas, está situado en el lado del folículo dirigido hacia la oblicuidad del cabello. En un corte, este hazmuscularconstituye el "tercer lado"del triángulo, y los otros dos serían el folículo y la superficie de lapiel. Lasglándulas sebáceasestándentro del triángulo en cuestión (fig. 20-17). En consecuencia cuando se contrae un músculo erector,no solamente tira detodo el folículo pilosohaciaafuerasinotambién, al hacerlo desde uno de los lados, logra queel folículo quede en posición más perpendicular y el vello o pelo "queda erecto". Más aún, la contracción del músculo tiende a deprimir una pequeña zona de la piel en el sitio de SU unión con la capa papilar de la dermis, y todo 10 anterior da por resultado la llamada "carne de gallina". Además,lacontracción comprime lasglándulassebáceas enel triángulo descrito(fig. 20-17), y da por resultado la salida de la secreción oleosa en el cuello del folículo y a la piel.
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Los músculoserectores del pelo por ser defibra lisa están inervados por el sistema nervioso simpático. El frío es un estímulo importante para la aparicióndel reflejo que ocasiona sucontracción,ytal reflejo pudieratenercomoacción la expresiónde una mayor cantidad de aceite en la superficie corporal, por las glándulas sebáceas de tal forma que disminuya la evaporación, y con ello la pérdida de calor,dela piel. Los estadosemocionalesintensos "energizan" el organismoatravés del sistemanervioso simpático y la liberación de adrenalina también hace que se contraigan los músculos que señalamos. El medio puede "erizar" el cabello o el vello de unapersona, yestarespuesta es útil en el puerco espín, y otros animales que también se "enfurruiian" con el miedo y con la ira.
RIEGO SANGUINE0 Arterias. Las arteriasdemayor calibreque se distribuyen en la piel tienen forma de red plana en el tejido subcutáneo inmediatamente por debajo de la dermis, que recibe el nombre de red cuthnea. A partir de tales vasos,pasanramas en sentido profundo y hacia la superficie. Las que se adentran más se distribuyen en el tejido adiposo de las partes más superficiales del plano subcutáneo y las zonas de los folículos pilosos que están dispuestos en ella, y las que se elevan a planos superficiales, se distribuyen en la piel. Conforme tales arterias penetran en la capa reticular de la dermis, por lo regular su trayecto se curva y emiten ramas laterales a los folículos adyacentes y las glándulas sudoríparas y sebáceas. Al llegar al nivel de unión de las capas reticular y papilar,forman unasegunda red planacompuesta de vasos más finos llamada red subpapilar. Lechos capilares. El conocimiento de los sitios de los lechos capilares de la piel ayuda mucho a entender la forma en que se controla la temperatura corporal y el sitio en que ocurren las pérdidas de líquidos en quemaduras de diversos grados. La dermis está formada principalmente por colágenaintercelular,relativamenteinerte,yporesta razón, no necesita una red capilar demasiado extensa; por tal causa la mayor parte de ella recibe escasos capilares. Los lechos capilares de la piel son extensos Gnicamente enla región de la dermis,en relación intima con las células epiteliales que necesitan nutrición abundante para su función y crecimiento. Así, estánlimitadosaltejidoconectivo el cual: 1) está inmediatamente por debajo de la epidermis; 2) rodea la matriz de los folículos pilosos, y 3 ) rodea las glándulas sudoríparas y sebá-ceas.
Fig. 20-22. Esquema de la piel gruesa y el tejido subcutáneo en quese advierten los vasos sanguíneos inyectadosconmaterial opaco, que se distribuyen en la piel. Adviértase la disposición general de los vasos de mayor calibre en la dermis y tejido subcutáneo y también los escasos capilares dérmicos. También se muestran con nitidezlas numerosas asas capilares enlas papilas de tejido conectivo, que sobresalen al borde inferior de la epidermis. (Addison, W. H. F. ed.: Piersol's Normal Histology. 15 ed. Philadelphia, J. B. Lippincott, 1932.)
El primer lecho capilar mencionado necesita ser expuestoconmayor detalle. Las arteriolasde la red subpapilar pasan hacia la epidermis y emiten los capilares que se extienden en asas dentro de las llamadaspapilasde tejidoconectivo(figs. 20-22 y 2023A), capilares que llevan líquido tisular a las célulasbasalesde la epidermis.Sinembargo, las asas capilares en las papilas no son las que dan a la piel su color rosa, pues no contienen suficiente sangre. El color rosado (azuloso en algunas situaciones), depende de la sangre en las redes planas de finísimos vasos de pareddelgada(vénulas) en la zonamás profunda de la capa papilar, y en la parte superfi-
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
cia1dela capareticularde la dermis.Tales redes planas de lo que se haconsideradocomovénulas, constituyen los plexos subpapilares de la piel. Las vénulasdefinocalibrevacíansucontenidoen las más grandes, las cuales, a su vez terminan por desembocar en las venas pequeñas. Por lo regular las venas salen de la piel, junto con las arterias. Función de capilares y vénulas superficiales en la regulaciónde la temperatura. En el ser humano el calor corporal se disipa directamente a través de la pieI. Si la temperatura del aire es menor que la del cuerpo, la rapidez de pérdida térmica puede aumentar o disminuiralvariar la extensión o magnitud con la que capilares y vénulas en las capas papilares y subpapilares de la piel se abren a la circulación. Ello es controlado por el calibre interior de las metarteriolasyotrosvasosdellechoterminalque controlan los patrones e indices del flujo en tales capas, y también por el calibre interior de las anastomosis arteriovenosasquesonrelativamentenumerosas en la piel, y permiten que la sangre "esquive" por completoellechovascularterminal,para así conservar el calor que se necesita. Si la temperatura del aire es semejante o mayor que la del cuerpo, el efecto de enfrentamiento puede lograrse por la producción de sudor por las glándulassudoríparas, en la superficie del cuerpo, sitio en que se evapora, con lo que se enfría la piel. Por todo lo expuesto, la sangrecircula por las regiones papilar y subpapilar de la piel a partir de la cual se evapora el sudor y se pierde calor. Para disminuir o conservar en límites bajos la temperatura de una persona que hace ejercicio muscular muy intenso en un día muy cálido y, de este modo, genera muchísimocalor,senecesita la sudoraciónmuy profusa,y la dilatacióndelosvasossuperficiales. Algunaspersonas,pordesgracia, nacencon muy pocas glándulas sudoríparas o sin ellas. Cuando la temperatura aumenta en grado suficiente, estas personas al trabajar sólo conservan la temperatura corporal en el nivel adecuado por cambio frecuente de ropas frescas y húmedas. Controlnerviosode la sudoración. Las células secretorias de las glándulas sudoríparas son inervadas por la divisiónsimpáticadelsistemanervioso autónomo. Las fibrassimpáticasposganglionares que inervan las glándulas sudoríparas producen acetilcolina en sus terminaciones, y no noradrenalina, comoocurrecon casi todas lasfibrassimpáticas posganglionares. La actividadde losnervios y de las glándulas sudoríparas es controladapor un centro termorregulador en el hipotálamo. Algunosanimales no pierdencalorenunclima cálido,graciasalasudoración. Los pelajes de los
animalessonantetodomaterialesaislantes y, en consecuencia, no necesitan poseer glándulas sudoríparas ni redes espesas de capilares y vénulas en las zonas papilares subpapilares y de la piel. (Por ejemplo, los perros pierden calor por evaporación, como resultado del jadeo.) Por la razón expuesta, el riego sanguíneo de la piel de muchos animales de laboratorio es muy diferente del que se observa en el hombre, de tal forma que es muy difícil extrapolar alhombre lasobservacionesydeduccioneshechas enexperimentosen la piel deanimales. Porejemplo, una quemadura mínima en la piel rasurada de una rata no se enrojece como lo haría en el ser humano. El cerdo es una excepción, pues su piel cuenta con una red excelente de capilares (fig. 20-231, y el riegosanguíneo en éI es muysimilar al del hombre. Es uno de los pocosanimalesquepuede sufririnsolación. Su piel es semejante a la del hombre,y es útil paraexperimentosdeinjertos, quemaduras y cicatrización de incisiones. RELACION DELA CIRCULACION CAPILAR DE LA PIEL CON LAS QUEMADURAS Y LA PERDIDA DE PLASMA La quemadura moderada por luz solar, como la que se observa frecuentemente en el primer día que una persona se expone al sol en una playa, produce suficiente lesión por rayos ultravioletas para que capilares y vénulas de las capas papilares y subpapilar de la piel quedenmuyabiertospara la circulación (fig. 20-23A1, lo cual, como cabe suponer ocasiona el enrojecimiento de la piel. Naturalezadeunaampolla. Enla piel conuna quemadura un poco más intensa, los capilares y vénulas de las regiones papilares y subpapilares, además de dilatarse, permiten que pase plasma a su interior (fig. 20-23B), que ocasiona edema de la parte más externa de la dermis lo que a menudo da por resultado la aparición de ampollas. En la piel delgada, que es el sitiomáscomún de quemaduras, las ampollassonresultado de acumulacióndeplasma entreladermisy la epidermis(fig. 20-23C).En la piel gruesa las ampollas a veces pueden ser causadas por la acumulación intraepidérmica de plasma. Regeneración de la epidermis tras una quemadura. Si la piel delgada sufre una quemadura tan intensa queseformanampollas,a veces hastase destruye la epidermis. En tales circunstancias se regeneraunanuevaepidermissobre la ampolla,a partir del epitelio vivoque persiste enplanomás profundo, en los folículos pilosos, exactamente como ocurre cuando se obtiene un injerto de espesor
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Y FANERAS)
Fig. 20-23. Microfotografías con mediana amplificación delapielde cerdo, en que se observa la formación de una ampolla, tras una quemadura. A ) Corte hecho 15 minutos después de una quemadura moderada. Obsérvese que los capilares de la esquina superior izquierda y superior derecha de las papilas dérmicas (cerca de la epidermis), están dilatados y congestionados con sangre. B ) Corte hecho una hora después de la quemadura moderada. Los capilares de papilas (debajo del centro) estánaún dilatados y congestionados, y ha escapado plasmade ellos que se acumuló entre la dermis y la epidermis. La separación ocurrió por arriba de la membrana basal, que se observa en la forma de una línea gris que cubre las dos papilas en la zona media. C ) Corte hecho 4 horas después de la quemadura moderada de la piel. La epidermis se ha desplazado en una distancia importante desdela dermis, separada por plasma que ha salido de los capilares lesionados de la dermis. (Ham, A. W.: Ann. Surg., 220:692, 1944.)
Fig. 20-24.Microfotografíade la pielde cerdo (poca amplificación) díasdespuésde sufriruna quemadura de magnitud suficiente para destruir la epidermis y la zonasuperior de la dermis.La antigua epidermis ya esfacelada puede observarse en la parte superior. Por debajo de ella hay una capa importante de dermis muerta, que contienelazona destruidadeun folículopiloso. Por debajo de la capa de dermismuerta está proliferandounanuevalínea fina de epidermisdesde lazona más profunda del folículo. Las células epiteliales recién formadas emigran siguiendo la línea entre la piel muerta y la viva. La piel destruida al final se esfacelará y se desprenderá como costra cuando se forme la nueva epidermis, que será un recubrimiento continuo para la piel viable. Más tarde la epidermis seengrosará, al igual que la dermis, de tal manera que la piel adquirirá su espesor anterior.
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SlSTEiClAS
Y APARATOS DEL CUERPO
parcial dela piel, tal como describiremos más adelante. La epidermis se regenera a partir de las vainas radicularesexternasde los folículospilosos para cubrir la dermisdesnuda(fig. 20-24).Incluso si la quemadura es de gravedad tal que ha destruido las capas mássuperficiales de la dermis y también la epidermis, las célulasepitelialesde las zonasmas profundasde los folículospilosos sobrevivirán y aún así proliferarán y crecerán,siguiendo la línea que media entre la dermis viva y la destruida (fig. 20-24), para formar nueva epidermis a dicho nivel. A pesarde lo expuesto, si la quemadura es tan gravequedestruya el epitelioen planoprofundo, en los f ~ l í c u l o spilosos, la zona quemada puede cubrirse por mecanismos naturales, únicamente por el epitelio que crezca a partir de los bordes de la zonalesionada. Es unprocesolento y, si l a zona es muygrande pasarán meses o años antesque cicatrice, o incluso tal vez nuncaocurra.Mientras tanto, l a dermis descubierta se volverá el asiento de un proceso inflamatorio que con gran probabilidad dejaráenormescicatrices. En la actualidad, tales quemadurassontratadasrápidamenteporcolocación de injertos de l a piel, como describiremos. Sitiosdepérdidadeplasmaenquemadurasde profundidaddiferente. En las quemadurassuperficlales, la salida o escape de plasma se hace ante todo desde los capilares y vénulas dilatadas y leslonadas de las capas papilares y subpapilar de la dermis. E l aspecto de ellas es rojo, porque estos vasos SUpefflCiaieS se dilatan por acción del agente leslvo (fig 20-23A) En quemadurasmás graves estos vasos superficlaies termman por ser coagulados por el calor, y de este modo, en casi todas las quemaduras de ese tipo, queda en primer término uncolorblanquecino. En ellaselplasma sale de los lechos capilares más profundos en relación con los folículos pilososyglándulassudoríparas. En quemaduras aún más 'graves el plasma sale desde los lechos capilares que riegan las células adiposas, en el tejido subcutáneo. Si hay quemadura de una gran zona de la piel, lncluso sinoes muy profunda, puede haber salida de plasma de capllares y vénulas lesionados, suficiente como para causar la muerte del individuo. En el tratamiento moderno de las quemaduras se hace todo esfuerzo para evitar la hemoconcentración, por la administración intravenosa de plasma al quemado. El escape o salida de plasma puede controlarse por la aplicación de vendajes apresión,porqueelplasmano se derrama en los tejidos salvo que pueda expanderlos.
INJERTOS DE PIEL La piel puede ser injertada adecuadamente Ilevándo la de una zona del cuerpo a otra, por dos métodos generales.
Enel prlrnero(muy usado en la reconstrucción de Partes de la cara), se desplaza pieldeunaparte del cuerpo a una zona adyacente (por ejemplo, se lleva piel del brazo en intima cercanía a la cara y allí se conserva algún tiempo), sin que la piel quede privada de su riego. Si bien un borde del injerto queda unido a la red vascular Original, el otro queda unido al lecho nuevo. Cuando el injerto después de varios días posee sangre suficiente del nuevo sitioenelcual quedóadherido, puede interrumpirse su riego al secclonarlo de su sitio original, y quedar filo. Sin embargo, en muchassituaciones en que se necesita un Injerto de piel para cubrir una gran zona en que se destruyó por completo por acción de una quemadura, se elaboran injertos de piel libre, esto es, injertos totalmente desprendidos de su riego original.
Injertos de piel libres Los injertos autólogos suelen ser de dos tipos: de espesor parcial y de espesor total. En muchos accidentes, en partlcular quemaduras, por acción del calor, puede haber destrucclón de grandes zonas de piel y los homoinjertos no "prenden"; por esta razón, es una ventaja que la piel del ser humano permita al clrujano "multipllcar" su extensión, Io cual se hace por medio de Injertos de espesor parcial. Su empleo permlte al indlvlauo contar al final con mucha más pielde la que tenia antes dei Injerto
Formas en que se "multiplica" la piel en los injertos El injerto de espesor parcial es un delgado corte rasantedelapiel. Enla parte B de la figura 20-10 se muestrauno de espesorintermedio,estoes,unpoco más grueso que el que se usa. El esquema izquierdo de la figura 20-25señala la mitaddel espesor de la piel queseobtienepor corterasante. La piezaobtenida puede colocarse en la zona sin epidermis; si se conserva, sus células serán nutridas por el líquido tlsular de la superficiecruentaen que se colocó. Ensu momento oportuno crecerán las células de tejido conectivo desde el lecho y formarán nuevassubstanciasintercelulares que la unirán firmemente, y de este modo, se obtendrá una nueva epidermis,quetambién se revascularizará. El sitio de donde se obtuvo el injerto de espesor parclal queda cubierto de nuevo con la epidermis, porque los folículos pilososy las glándulas sudoríparas dela pielpenetranatravés de estaúltima. Cuando se obtiene o se quita la parte superficial de la piel para servir como un injerto de espesor parcial, las vainas radiculares externas de los folículos pilosos y los conductos de las glándulas sudoríparas, como se muestraen el esquema de la mitad derecha de la figura 20-25, constituyen la fuente de nuevas células epidérmicas que proliferarán a partir de tales estructuras para recubrir la superficie, con nueva epidermis. Los estudios de Ham al respecto se hicieron en cerdos, animales con piel excelente
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Fig. 20-25. Esquema de la forma en que se obtiene un injerto de espesor parcial. El esquema de la izquierda muestra la sección del injerto a un nivel situado en un puntointermedioen la dermis. Dicho injerto (la zona superior del corte), puede trasplantarse a otro sitio del mismo individuo, y vivir. Como se ilustra en la derecha, el sitioen el cualseextrajo lapiel queda cubierto con el tiempo por nueva epidermis que crece a partir de los folículos pilosos en el hombre, y también de las glándulas sudoríparas,comosemuestra en la derecha. Más tarde se engruesa la dermis.
para experimentos de este tipo. En ellos, el crecimiento de la nueva epidermis se hace fundamentalmente (aunque no del todo) a partir de las vainas radiculares externasde los folículos pilosos. Sin embargo, se ha dicho que en el hombre hay proliferación importante de la epidermis a partir de las glándulas sudoríparas.
ClCATRlZAClON DE LAPIELDESPUES DE UNA INCISION QUIRURGICA O ACCIDENTAL
Antaño se pensaba que, después de cerrar una incisiónquirúrgicaconsuturas, se formabafibrina entre los bordes y era un débilagente de unión el cual impedía que los bordes se separasen. Se supoInjertosde espesor total nía también que los fibroblastos de la dermis en cada lado, junto con los capilares, proliferaban dentro En algunoscasos, particularmente cuando conviene de la fibrina y unían los bordes con nueva colágena. lograr buenos efectosestéticos, se empleanInjertos Mientras tanto, la epidermis proliferaba en la zona autólogosde espesor total. Sin embargo, en ellosno hay un efecto de "multiplicación" de la piel, porque las superior y cubría el nuevotejidoconectivoquese faneras y también la epidermis y la dermis están dentro formaba en planos inferiores. Gillman examinó de nuevo los antiguos conceptos delinjerto. De este rnodo, los bordes del sitio en el cual se tomó a la luz de los conocimientos modernos respecto a el injerto setialado deben ser suturados. o cubrir la ZO- la reparación tisular y en sus estudios experimentana con un injerto de espesor parcial. les advirtió que tenían diversas deficiencias Forma de vascularización de los injertoslibres. yanacronismo. En fecha más reciente,Lindsay y Cabría pensar que un injerto de espesor total seria deBirch hicieron unestudio en niñosde cortaedad, masiado grueso para que sus células reciban nutrimeny sus resultados, similares a los de Gillman, indicatos por difusión desde el líquido tisular, del lecho en el cual se colocó. Sin embargo, los injertos de espesor to- ban que habían muchos conceptos erróneos respecto a los fenómenosreales. Los esquemasqueusamos tal sobrevivenyprontocrean su propiaredyaporte sanguíneo sin necesidad de que los vasos se unan a los en este capítulo para ilustrar la cicatrización de una del lecho. Cloutier y Ham señalaron en experimentosen incisión en la piel, tal como la entendemos hoy día cerdos, por medio de inyecciones (fig. 13-4) que los ca- (fig. 20-26), se tomaron de los de Lindsay y Birch, y pilares del injerto y los del lecho pronto se unían y que la sucesión de fenómenos que se ilustran es, en térmihaciaelséptimo día, había ya flujode sangreen los nos generales, semejante a la propuesta por Gillman. grandes vasos de injerto que habían quedado vivos por En primerlugar, se concediódemasiadaimpordifusión durante el lapso Intermedio. Los antiguos vasos tancia a la intervención de la fibrina en el proceso del injerto se usan de nuevo, pero es probable que en esta zona proliferen nuevos vasos para complementar a de reparación. En segundolugar, la dermis es una últimos los originales que quedaron conectados ya por nuevos fuentepobre de fibroblastosporqueestos son escasos en la capa reticular de dicha zona, que capilares.
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SlSTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
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Fig. 20-26. Esquemas de la sucesión de los fenómenos que ocurren en la cicatrización de una incisión hecha en la piel, enla cual los bordes de la herida se aproximaron p o r medio de suturas. 1) Pocashoras despuésde la incisión; 2 ) una semana después; 3) dos semanasdespués; 4) un mes después. Respecto a detalles, consúltese el texto. (Tomados de Lindsay, W . K. and Birch, J. R.: Can, J. Surg., 7:296, 1964.)
consiste, ensu mayor parte, en colágena. En tercer lugar, la dermis también aporta muy pocoscapilares nuevos, porque su capa reticular es relativamente avascular. La hipótesis de que la epidermis proliferaba sobre los bordes ya fusionados deladermis,tampoco corresponde a la realidad. Los bordes dela dermis no se unen firmemente, y por ello, aparece una hendidura en V que pasa a planos inferiores desdela superficie del tejido subcutáneo (fig. 20-26, esquemas 1 y 2). Muy pronto se forma cerca del fondo de la hendidura, un poco de fibrina (zona obscura en los esquemas 2 y 3 delafig. 20-26). Laepidermis en uno y otro lado de la hendidura comienza a "doblarse" haciaabajo (esquema 1 de la fig. 20-26). Unacaracterística,observada una semana después es que la epidermis se ha extendido a lo largo
de ambos bordes y ha adherido el tejido a ambos lados (esquema 2 de la fig. 20-26). Si existe fibrina, la epidermis permanecerá unida a la dermis sana. La epidermis que prolifera en forma interna en los lados, actuaríacerteramente si los fibroblastosde la dermis en los dos lados pudieran proliferar para cubrir el hueco. Despuésde unas dossemanas,la epidermis que ha proliferado enun lado seune con lade otro, de tal maneraquese restaura su continuidad en planoprofundo del corte(esq. 3 de fig. 20-26). Mientras tanto, los fibroblastos y los capilares reparan el tejido conectivo de la piel. Sin embargo, la fuente principal de fibroblastos y capilares no es la dermis sino el tejidosubcutáneo, 10 cual explica por qué este último posee un número mucho mayor decapilares, y en consecuencia,máspericitos, que la dermis relativamente avascular y no celular. En la
SISTEMA TEGUMENTARIO (PIEL Y FANERAS)
zona de unión entre la dermis y el tejido subcutáneo la proliferación abundante de fibroblastos probablementederivados de los pericitos(esquema 3 de la fig. 20-26),ycapilares, forma un borde de tejido nuevo, y al proliferar,sobresale en el fondo de la hendidura recubierta por epitelio, empujándolo hacia la superficie hastaquedarniveladocon la piel sana (esquema 4 de la fig. 20-26). Este fenómeno necesita, por supuesto, que el área recién cubierta por epidermis, esto es, la que recubrió originalmente la hendidura, se agrande, así como la superficie de un paño se agranda si es restirado en uno y otro lado para nivelar una arruga deprimida. De tal forma, en su momento exacto el área ocupada por la hendidura recubierta por epidermis termina por estarlo por tejido conectivo nuevo,derivadoprincipalmente del tejido subcutáneo, y es cubierto por epidermis delgada (fig. 20-26, esquema 4), que lo es porque es estirada conforme el crecimiento del tejido conectivo desde abajo se hace hacia arriba, y ensancha la superficie. Por mucho tiempo la epidermis en este sitio sigue siendodelgadaycarecede la "subsuperficie" desigual creada por las papilas del tejido conectivo que normalmentesobresalenenlaepidermisde lapiel delgada(fig. 20-26, esquema 4). Lindsay y Birch también señalaron con gran meticulosidad la forma de suturar la piel, para que la cicatrización sea mínima. UÑAS
Desarrollo. Al finalizar el primertrimestre de la vida fetal, la epidermis que cubre la cara dorsal de lafalangeterminaldecadadedodemanosy pies invade la dermissubyacente en una línea curva transversa. La epidermis"invasora" tiene la forma de una lámina curva con oblicuidad proximal; más tarde, la láminaseñalada se divide para formar el surco ungueal(fig.20-27). Las células epidérmicas queintegran la paredmásprofunda de tal surco, proliferan para transformarse en la matriz ungueal (fig. 20-28). Las células de la matriz proliferan y las superiores se diferencianen la una propiamente dicha, que está formada por queratina dura (fig. 20168).Por la proliferaciónydiferenciaciónininterrumpidas de las células de la parte inferior de la matriz, la uña en formación es desplazada del surco, y lentamente se desliza siguiendo la cara dorsal del dedo hacia su zona distal, pero queda firmemente unida en toda su longitud. La epidermis sobre la cual se desliza recibe el nombrede lecho ungueal (fig.20-28).Consisteúnicamente en las capas profundas de la epidermis; la uña, en realidad,
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Desarrollo d e un s u r c o ungueal
Fig. 20-27. Microfotografía de un corte longitudinal de lafalangeterminaldeun feto, enque se advierte la forma enque la epidermisinvade la dermisen sentidoproximal para formar el surco ungueal.
constituiría su estratocórneo. La piel de la cara dorsal del dedo, queda dispuesta en un surco lateral d e la una de cadalado deestaestructura(fig. 20-29),y con crecimientosuficiente, el bordrlibre de la una sobresale en el extremodistal del dedo (fig. 20-29). Estructuramicroscópica. El cuerpo de la uña es la parte externa que se observa a simple vista, y la zona escondida recibe el nombre de raiz. Cerca de estaúltimahay una zonablanquecinasemilunar que recibe el nombre de ltirzula (fig.20-29). Enel pulgar se observa nítidamente, y por lo regular, carece de ella el meñique. La uña tiene color rosa, por la sangredeloscapilaresde la dermispordebajo del lecho ungueal; la lúnula es blanquecina, porque no se perciben los capilares que están por debajo de ella.Algunosconsideranque la lúnula indica la magnitud de la matriz subyacente (fig. 20-28). Dado que esta última es más gruesa que la epidermis del lecho ungueal, los capilares por debajo no se transparentarán con la misma facilidad que a través de la epidermis del lecho ungueal. Sin embargo, la lúnula no siempreguardacorrelacibncon el sitio de la matriz, en algunoscortes. Por esta razón,algunos expertos piensan que su blancura depende de que el primer "parénquima" ungueal que se forma es más opaco que la uña más madura que aparece sobre el lecho ungueal. La dermis por debajo del lecho ungueal está dispuesta en surcos y bordes longitudinales; en los cortes transversales los bordesseñalados tienen el aspecto de papilas, y la dermis en este sitio está muy vascularizada. Los bordes y los surcos no continúan
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO Bordo dlstal de la uña
uriai
+ .c J el-
en estazona y se dlferenclan en la uña. en esta otra
4 Matrlz ungueal Fig. 20-28. Corte longitudinaldel surco ungueal con su raíz y la
uñaen crecimiento.
en sentidoproximal,debajode la matriz,aunque hay algunas papilas en esta región. En el borde proximal de la uña el estrato córneo de la epidermis sobresale yseadhiereadicha estructura. Ello, junto con el estratocórneode la epidermis que integra la pared superficial proximal del pliegue ungueal y que se adhiere a la superficie proximal y externa de la raíz ungueal, constituye un cponiquio (delgriego epi, sobrey onyx, uña)(fig. 20-28), que está hecho de queratina blanda. Algunascaracterísticas y problemas. En forma general,lasuñascrecenconritmode 0.5 mmpor semana. Las uñas de los dedos de las manos crecen con mayor rapidez que las de los pies, y también lo hacenasí enveranoque en invierno. El ritmo de crecimiento de las uñas es diferente en edades distintas; puede disminuir en caso de algunas enfermedades. Se ha dicho que incluso los trastornos psicológicos sereflejan a veces por la aparicióndedepresiones en las uñas. Algunas deficiencias o excesos de hormonas alteran el crecimiento de las uñas, y por esta razón, el estadodeestos apéndices a veceses útil para señalar la presencia de un trastorno endocrino. No es raro observar infeccionesen la región del eponiquio o en los bordes laterales dela uña(fig. 20-29). En ocasiones, para que cicatricen estos trastornos, se necesitaeliminar la raíz de la uña,y cuando se arranca, tiene la forma de un bisel curvo que no se extiende en el surco ungueal, hasta donde cabría pensar. Si la matriz no se destruye proliferará y creceráunanueva uña en el pliegueungueal, pero si hay obstrucción de tal estructura, no se formará una nueva uña. El uso de zapatos inadecuados hace que se encorven todavía más las uñas de los dedos de los pies y pueden perforar la epidermis en alguno de sus sur-
I
Borde proximal de
la uria
Fig. 20-29. Esquemadel extremo deun
dedoenqueaparece
la
uña.
coslaterales,trastornodenominado"uñaencarnada". A veces se necesita eliminar por corte parte de la matriz a un ladc; del surco ungueal, para curar el trastorno, porque no se formará uña nueva en la región en la cual se eliminó la matriz. Por lo expuesto, la sección de la matrizenunladohacequese forme una uñamásangosta quenocomprimirá la piel en la parte más profunda del surco lateral, y de este modo, lapie! en el nivel señalado podrá sanar.
FUNCION SENSITIVA DE LA PIEL Muchas de las sensaciones del cerebro se deben a los impulsosquerecibepor los nerviosde la piel. Por ejemplo, la sensación que una persona tiene al tocar parte del cuerpo, se debe a la presencia de terminacionesnerviosasespecializadas de la piel, con un umbralbajoparadesencadenarimpulsosnerviosos cuando son tocados por cosas tan suaves como la pluma. Los impulsos así desencadenados viajan al cerebro, a un sitio en que dan origenno sólo a la sensación del tacto, sino a la identificación del sitio en que se originaron. Importancia de los receptores sensitivos en la sensación. Es importantedestacarque los receptores sensitivos son simplemente estructuras tisulares dispuestas en tal forma que poseen umbrales bajos, y permiten a diferentes tipos de estímulos desencadenar impulsos nervioso. Solamente los impulsos nerviosos, y no de otro tipo, llegan al cerebro. Experimentarunasensación es unade las funcionescerebrales que es resultado de impulsos que llegan a una zona sensitiva de la corteza. Si es estimulada la fibra nerviosa de un receptor que reacciona a un tipoparticulardeestímulo,porejemplo, enalgún
SISTEMA TEGUMENTARlO (PlEL
punto desutrayecto, la sensaciónpercibida es la que se experimentaríacorrientementedehaberse iniciado los impulsos en el propio receptor. Todavía más, la sensación es captada en el sitio en el cual se hubieranoriginadonormalmente los impulsos. Por ejemplo, una persona a la que se le amputó parte de la piernapuedesentirdolor en el pieque yano tiene (miembro fantasma), por el corte de fibras que se distribuían en el pie y sus intentos de regeneración y en consecuencia la estimulación de sus cabos distales. Tipos funcionalesdereceptoressensitivosen la piel. Ya hemos descrito los tipos de receptores sensitivos en la piel, músculos y tendones. Los de la piel son de tres tiposfuncionales: 1) los que tienen umbral bajo para detectar cambios de temperatura y que reciben el nombre de termorreceptores; 2) los que tienen umbrales bajos para estímulos del tacto, distorsióncutánea o presión,estoes,estimulación mecánica yquehansidodenominados mecanorreceptores, y 3) los que tienen umbrales bajos para lesionesquedesencadenan la sensación del dolory que han sido calificados como nociceptores. Distribución de nerviosaferentes en la piel. Las fibrasnerviosasaferentes mielínicas yamielínicas van desde el cuerpodeneuronasaferentesen los ganglios de la raíz posterior, para constituir un plexo dérmico suhpapilar en la dermis, pero muy cerca de la epidermis,que envíafibrasqueterminanen los receptoressensitivosde la piel, cuyosdetalles expondremos en párrafos siguientes.
Y FANERASI
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las membranas de células eplteliales contiguas y se extienden incluso hasta el estrato granuloso (fig. 20-30A). Las terminaciones libres similares en la capa papllar de la epldermis, están situadas en paralelo al borde dermoepidérmlco, envez de hacerlo en sentidoperpendicular a la superflcie cutánea. También son más bulbosas y siguen un trayecto más flexuoso que las terminaciones llbres en la epidermis. No se sabe con toda claridad cuál es la función de tales terminaciones en la piel, pero probablemente constituyen termorreceptores y noclceptores. Las terminaciones libres en "canasta" rodean los fo/ículos prlosos y penetran en la vaina radicular externa, particularmente enpelostáctilescomo los delbigote del gato, y otros pelos largos y gruesos en el hocico de animales. AI reaccionar al desplazamiento de los pelos rectben el nombre de rnecanorreceptores. Terminaciones del Merkel. Aparecen en las capas profundas de la epldermis de la superficie palmar de las manos y plantar de los pies. En dichos sitios las terminaciones libres están unidas a células epidérmicas modificadas que han sido llamadas de Merkel, y que aparecen en el estrato germinativo. Las células en cuestión muestran interdigitaciones con las células epidérmicas comunes de la piel y son mayores que ellas o las que estánunidas por medio de desmosomas.Comose muestra en la figura 20-306, las ramas terminales amielínicas de las fibras aferentes mielínicas penetran en la capabasalde la epidermis,pierden su recubrimiento de célulasdeSchwann,yseensanchanenundisco terminal unido a la base de la célula de Merkel; por tal razón, se considera a las terminaciones de Merkel como mecanorreceptores.
TIPOS MORFOLOGICOS DE RECEPTORES SENSITIVOS CUTANEOS
Terminaciones nerviosas encapsuladas
Estos receptores son de dos tipos generales: 1) terminacionesnerviosaslibresy 2 ) termlnaclones encapsuladas que a veces reciben el nombre de receptores corpuscuiares. Conslderaremos en primer lugar las terminaciones libres, porque cast todas derivan de fibras amielínicas del plexo.
Corpúsculos de Vater-Pacini (o de Pacini). Son mecanorreceptores dlstribuldos en toda la dermis y tejido subcutáneo, particularmente en los dedos, genltales externosy glándulas mamarias También aparecen en otros sitios que pueden sufrir deformaclón por presión, como las cápsulas artlculares, mesenteriosyla pared de la vejiga. El corpúsculo de Pacm es una estructura ovoide de 1 a 4 mm de largo y 0.5 a 1 mm de diámetro que recibe una flbra mielínica larga que penetra en un polo, y plerde su vaina de mielma en un nudo de Ranvter, exactamente dentro del corpúsculo (ftg. 20-3OC). La fibra después sigue un trayecto axlal a través del corpúsculo, para ensancharse en la zona terminal donde forma varias terminaciones en forma de clava. Dentro del corpúsculo la fibra está cubierta por muchas capas concéntrcas de células aplanadas, de tal forma que en un corte longitudinalelcorpúsculo dePacinl tiene elaspecto de una cebolla rebanada a lo largo (fig. 20-3OC).
Terminaciones nerviosas libres A medidaque las fibras amielínlcas llegan a la epldermis algunas de ellas se liberan de su recubrimiento de células de Schwann (fig. 20-30A). La lámina basal de las células más distales de Schwann se fuslona con las del estrato germinativo, de tal modo que las fibras aferentes se continúan en lo que ha sido llamado terminaciones libres, en la epidermls, sitio en que están entre
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SlSTEhlAS Y APARATOS DEL CUElZPO
Ill
b. Corpúsculo de Meissner
F. Bulbo terminal de Krause Fig. 20-30. Esquemade los receptoressensitivosde
la piel. A) Terminaciones nerviosas libres en la epidermis.
R) Terminaciones de Merkel en la epidermis. C ) Corpúsculo pequeño de Paccini en la dermis. D) Corpúsculo de Meissner en la dermis. E ) Corpúsculo de Ruffini en la dermis. F) Bulbo terminal de Krause (corpúsculo mucocutáneo) en ladermis.Respecto a detalles,consúltese el texto.
SISTEMA TEGUMENTARIO (PIEL
La región que rodea la flbra nervlosa ha sido denomlnada centro, con una zona Interna y externa. La cápsu/ a lo rodea. Las células aplanadas que forman el Centro tal vez correspondena las de tlpoSchwann modlflcadas. En la parte Interna del centro que contlene hasta 80 iámlnas, las células alternan mutuamente en los lados contrarios de la fibra nerviosa para formar una serie de semicírculos concéntrlcos cuando se les observa en el corte transversal. Las célulasen lazona Interna del núcleo están muy aplanadas e íntlmamente unidas, de tal modo que los espacios intercelulares son angostos, Sin embargo, las célulasen la zona externadel núcleo rodean totalmente la fibra y forman unas 60 capas concéntrrcas completas Las células perrférlcas en la zona exterior del núcleo son un poco más gruesas y más separadas que las profundas. Las unlones en forma de desmosomas vinculan todas las células que forman el núcleo, y hay unas cuantas fibras de colágena y un poco de líquido tisular,. así como Iámlnas basales en los espaciosmtercelulares. Por fuera del núcleo del corpúsculo exlste una cápsula de teiid0 conectlvo que se continúa con la vaina endoneural de la fibra aferente que llega a tal estructura. El grosor de la cápsula es variable; en los corpúsculos grandes puede contener hasta 30 capas concéntrrcas de fibras aplanadas, pero en las pequeñas, como la que aparece en la figura 20-30C, consiste solamente en una o dos capas. Estas célulastamblén están unldas por desmosomas. Los espaclosintercelularesentre ellos contlenen haces de fibras colágenas, líquido tisular y componentes de láminas basales. Cuanto más profunda seala posicióndelcorpúsculo de Pacini en la plel, será mayor el número de capasde dicha estructura. Entre el centro y la cápsula hay un angosto espacio subcapsular que contlene fibras de colágena y algunos fibroblastos. No se sabe por qué las disposicionesestructurales descritas facilltan la reacción de los corpúsculos de Pacini al desplazamiento mecánlco de la piel. También detectan vibraclones. Corpúsculos deMeissner. Estos receptoresabundan particularmente en cara palmar de los dedos, superficie plantar de los ples, labios, párpados, genitales externos y pezones. Están por debajo del borde derrnoepidérmico en la capa papilar de la dermis, y casi sin duda son mecanorreceptores que reaccionan al desplazamiento cutáneo por acción del tacto. El corpúsculo es una estructura ovoide aproximadamente 100 p m de largo y 50 p m de diámetro con su eje longitudinal en sentido perpendicular a la superficie de la piel. Está formado por células aplanadas que en su mayor parte siguen una direcclón transversal en el corpúsculo (fig. 20-300), y se interdigitan mutuamente. Estas células aplanadas tal vez sean células de Schwann modificadas. Las terminaciones nerviosas ensanchadas están también dlspuestas en paralelo a la superficie cutánea. Como se muestraen la figura 20-300, lafibra aferentemielínicaque llega alcorpúsculopierdesu vaina de mielina en el sitio en que se ramifica. En la base del corpúsculo penetran dos a nueve ramas y des-
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pués experlmentan repetldas dlvislones. Las ramas ierminales pueden segulr un trayectotortuoso por el corpúsculo, pero por Io regular están dispuestas aproximadamente en la forma de una esplral. Exlsten fibras COIágenas en los espaclos mtercelulares entre las terminaciones nerviosas y las células de Schwann aplanadas. Alrededor de la zona central de las célulasaplanadas, con terminaclones nerviosas ensanchadas, que se lnlerdlgitan, hay una cápsula perfectamente desarrollada, de telldo conectivo que se contlnúa con la valna endoneural de la fibra aferente y está frjada al borde dermoepldérmico por medio de haces de fibras colágenas. Es un hechosigniflcativoque los corpúsculos de Merssner estén situados en las reglones de senslbilldad IáCtll. Corpúsculos de Ruffini. Estos receptores están en planos profundosde la dermlsytelldo subcutáneo,y son muy abundantes en lasuperfrcre plantar de los pies. Son estructuras pequeñas, alargadas, de 1 mm de largo y 0 ~ 1mm de dlámetro. La gran flbra mielínlca aferente que llega alcorpúsculo se ramlflcarepetidas veces para formar unaarborizaclóndifusaconramas terminales amielinlcas, cuya meta flnal son las terminaciones aplanadas que se ramlflcan extensamente entre haces de flbras colágenasen la zona central del corpúsculo ( f g 20-30E). No se observan células de Schwannmodlflcadas como las queaparecen en los corpúsculos dePacinlyMelssner. Las terminaciones nerviosas en los corpúsculos de Ruffrni, al parecer son estimuladas por el desplazamlento de las fibras de colágena con las que estánentrelazadas. Tales fibras de colágena slguen un trayecto axlal a través del corpúsculo, y constltuyen su zona central. Pasan directamente en ambos extremos del corpúsculo (fig. 20-30E) para fusionarse con la colágena en las regiones vecinas de la dermis. La ccipsula es bastante delgada y se continúa con la vaina endoneural de la fibra aferente. Los corpúsculos de Ruffinl y los órganos tendlnosos deGolgi(fig. 18-28) se parecen mucho porque, según los expertos, son mecanorreceptores que reaccionan al desplazamiento de fibras de colágena en el tejido conectivo vecino, muy semejante a como lo hacen los órganos tendinosos a la distensión. Bulbos terminales de Krause (corpúsculos mucocutáneos). Están situados en la dermls de la conjuntiva que recubre la cara tarsal y corneal de los ojos, y en la lengua y genitales externos. Se han descrrto dos subtipos estructuralmente diferentes; ambos muestran una cápsula muy delgada en comparación con los otros tipos de receptores encapsulados. La fibra rnlelínica aferente del tipo más sencillo termina en una expansión bulbosa única amielínica cerca del extremodistalde una cápsula mal formada. La fibra rnlelínica aferente del tipo más complejo se ramifica repetidas veces dentro de una cápsula poco definida,que forma una trama de terminaclones amielínicas (fig, 2030F). La función de los receptores del bulbo terminalno ha sido confirmada, pero, al parecer, es semejante a la de los mecanorreceptores.
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S I S T € M A SY APARATOS DEL CUERPO
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Aparato digestivo
..... ...........-.... -...
El aparato digestivo (fig. 21-1) consiste en: 1 ) un largotubomuscularquecomienzaen loslabios y termina en el ano, sitios en los cuales el epitelio se continúacon el de la piel; desde la boca, el tuboestá integrado faringe, poresófago, estómago, intestinos delgado y grueso, y 2) algunas glándulas grandes situadas fuera del tubo propiamente dicho (glándulas salivales, hígado, vesícula y páncreas), y que vacían sus secreciones en él. La digestión ocurre realmente fuera del organismo. El materialsemilíquidoen el interior del tubo digestivo está fuera del cuerpo, tanto como el agua en la cual vive la amiba. El alimento debe absorberse por el recubrimiento epitelial del tubo antes que pueda decirse que ha penetrado en realidad en el organismo; sin embargo, casi todo el alimento que llega a la boca nQ está en la forma que utilizan las células. Por ejemplo, los carbohidratos del pan y las papas están en la forma de almidones, y debe ser desdoblado hasta la forma de glucosa, para que se le absorba. Las proteínas de la carne deben ser desdobladashasta la formadeaminoácidos, y lasgrasas también en monoglicéridos, ácidos grasos y glicerol. Se conoce como digesti6n el proceso por el cual los alimentos que el sujeto ingiere por la boca son transformados en substancias que se absorben. La digestión ocurre en el interior del tubo digestivo y se Ileva a cabo por la acción, en los propios alimentos, de los jugos secretados por glándulas de la pared del tubo y otrasporfuera del mismoquevacían su contenidoen él. Los productos del alimentototalmente digerido son absorbidos por las células epiteliales que recubren el intestino. Definición y descripción de una membrana mucosa. El epitelio húmedo del aparatodigestivo y de otras vías internas que desembocan en su interior, constituye’ ‘Omo la epidermis de la pie’’ una barrera entre de1 Organismo propiamente Y mundo exterior. El problema de proteger la enorme superfi73 2
............’
.
paladar duro
’\
paladar blando: úvula ;
; ,
Ion transverso
Fig. 21-1. Esquema de las diversas partes que integran el aparato digestivo. (ModificadodeGrant, J. C. B.: A method of Anatomy. 4 ed. Baltimore, Williams & Wilkins, 1948.)
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SlSTEhlAS
Y APARATOS DEL CUERPO ”-
mucosa). En la figura 21-21 se señalan las tres capas fundamentales de una membrana mucosa. glándulas labiales
/
CAVIDAD BUCAL LABIOS mis
epidermis / modificada
zona de transición
Fig. 21-2. Esquema de un corte sagita1 de labio (poca amplificación). (Modificado de Addison, W. H. F. (dir.): Piersol’s Normal Histology. 1.5 ed.Philadelphia, J . B. Lippincott, 1932.)
cie epitelial húmeda del tubo digestivo es mucho mayor que el que ocurre en la piel, porque una gran parte de la membrana epitelial de las vías intestinales debe tener la delgadez suficiente para permitir la absorcióndenutrimentos.Uno de los elementos principalesqueresguarda la integridad del epitelio de unamembranamucosa, es sulubricacióncon moco. De unextremoa otro el aparato digestivo cuenta con abundantes célulasindividuales o glándulasqueproducenmoco. Las membranas epiteliales húmedas que recubren las diversas estructuras tubulares y huecas del organismo reciben el nombre de membranasmucosas, aunque el términodenota algo más que una simple membrana epitelial,pues incluye el tejido conectivo subyacente, situado por debajo del epitelio.Dichacapaconectiva recibe el nombre de Iúrnirla propia de la mucosa. En algunos casos las membranas mucosas están limitadas en el lado “tisular” por una fina capa de músculo liso conocidacomo muscularis mucosae (muscular de la
Los labiospropiamentedichosestánformados por fibras de músculo estriado y tejido conectivo f i broelástico. El parénquima muscular consta principalmente en fibras del músculo orbicular de los labios,yestádistribuido en la zona más central del labio(fig. 21-21. La superficie externa de cada labio (derecha en la fig. 21-21 está cubierta con piel que contiene folículos pilosos, glándulas sebáceas (fig: 21-2, zona superior derecha) y sudoríparas. El borde rojo libre del labio está recubierto por piel modificada que constituye una zona de transición ipurte irlferior de la fig. 21-2)de la piel a la membrana mucosa, y es relativamente transparente. Las papilas de tejido conectivo de la dermis que están debajo del mismo, son muchas, altas y vasculares (fig. 21-2, parte inferior) y como resultado se observan la sangre y sus capilares fácilmente a través de la epidermis transparente, de tal forma que los labios tienen un color rojo. En la piel del borde libre rojo del labio, no hay glándulas sudoríparas ni sebáceas, ni folículos pilosos. El epitelio no está muy queratinizado ni cuenta con sebo, y por esta razón, con la saliva que lleva la lengua debe ser humedecido ocasionalmente para evitar las grietas labiales. A medida que lapiel del borde rojo libre pasa a la cara in.terna del labio (mitad izquierda, en la fig. 21-2), se transforma en membrana mucosa. Su epitelio es más grueso que el que cubre el exterior del labio, y pertenece al tipo plano estratificado no queratinizado. Sin embargo, en las células de las capas más superficiales se observanalgunosgránulosde queratohialina. Las papilas altas de tejido conectivo de la lámina propia (que en las mucosas substituye a la dermis de la piel), penetran en su interior. Dentro de la láminapropiahaypequeñoscúmulosde glándulasmucosasqueson lasglándulaslabiales ¡zoma supcrior, centro, enfig.21-2), queconectan con la superficie por medio de finos conductos.
CARRILLOS La mucosaquerecubre los carrillosasemejanza de la de los labios, es un epitelioma queratinizado, plano y estratificado, de considerable espesor; aparece característicamenteenlassuperficieshúmedas en las que hay desgaste notable y no hay absorción.
APARATO DlGESTlVO Las células superficiales son descamadas de la superficie y substituidas por otras de planos inferiores, lo cual,porsupuesto, obligaaquelas de lascapas más profundas del epitelio se dividan con la misma rapidez conqueson eliminadaslassuperiores. De este modo si con un dedo o una espátula se raspa el interior del carrillo, se extraerán muchas células planas de la superficie, y si se extienden en una laminilla y coloran con azul de metileno, podrá observarse con facilidad su núcleo relativamente pequeño y central. Como se señalaen la figura 4-10, también puedenobservarsecorpúsculosde Barr ycontarse en los frotis teñidos de células de la mucosa vestibular, esto es, del interior de la boca. La lámina propia de los carrillos consta de tejido fibroelástico bastante denso que se extiende al interior del epitelio en forma de papilas altas. La parte más profunda del mismo se fusionacon la que ha sido llamada submucosa del carrillo, capa que contiene fibras elásticas planas, y muchos vasos sanguíneos. Cordones de tejido fibroelástico de la lámina propia penetran a través de la submucosa elástica, con célulasgrasas, para unirse al tejidohomólogo relacionado con el músculo que está por debajo de la submucosa y que forma la masaprincipalde la pared del carrillo. Tales cordones fijan la mucosa al músculo subyacente a intervalos diversos, de modo que cuando se cierran los maxilares, la mucosa relajada se desplaza hacia adentro en la forma depequeñísimos pliegues en vez de un solo pliegue grande (quesobresaldrían al interiorhastaconvertirse en una molestia, e incluso podría ser mordido inadvertidamente). Hay pequeñas glándulas mucosas, algunas de las cualesposeensemilunassecretoriasserosas,en la parte interior del carrillo.
LENGUA
La lengua está compuesta principalmente de músculoestriadocuyasfibrasestándispuestasen haces que se entrelazan entre sí, y ordenadas en tres planos. De este modo, en el corte longitudinal de la lengua hecho en sentido perpendicular a su superficie dorsal, esto es, un corte sagita], las fibras longitudinales y verticales están seccionadas de manera longitudinalylashorizontales,enformatransversal. La mucosaquerecubre la superficieinferiorde la lengua siempre es fina y lisa, en tanto que la que cubre la superficie dorsal o superior muestra diversas características(fig.21-3). Más aún, en algunasenfermedades, como la escarlatina y la anemia perniciosa, pueden aparecer alteraciones específicas en la
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superficie dorsal, que tienen importancia en el diagnóstico. La membrana mucosa que cubre la superficie dorsal o superior de la lengua está dividida en dos partes: 1) los dos tercios anteriores o parte bucal (que correspondería al "cuerpo" de la lengua); y 2) el tercio posterior faringe0 (que correspondería a la base de este cirgano). En la superficiedorsal se observa un surco en forma de V, el llamado surco terminal, que señala el límite entre las dos partes de la lengua, y está exactamente por delante de la hilera de papilas circunvaladas que aparecen en la figura 21-3, en el centro. Zona bucal de la lengua La mucosa que cubre la zona bucal de la lengua tiene pequeñas prolongaciones llamadas papilas que sonde tres tipos: filiformes,fungiformes y circurzvaladas. Papilasfiliformes. Estas sonrelativamentealtas, angostas y cónicas compuestas de lámina propia y epitelio (fig. 21-3, esquinasuperiorizquierda). Cada una posee una papila primaria de lámina propia, a partir de la cual pueden extenderse hacia la superficie papilas secundarias mucho más pequeñas,de tal estructura.Tanto la papilaprimariacomo la secundaria están cubiertas por un casquete de epitelio. En ocasiones los casquetesepitelialessobre las papilas secundarias son filiformes, y de allí el término que las califica;suconsistencia es córnea, pero hay alguna duda en cuanto a si las células superficiales se transformarían en querantina verdadera en el hombre. En algunosanimaleslaspapilasfiliformes tienen el grosor suficiente para que la superficie dorsalde la lengua sea comounalima,yse ha dichoqueunalamidaamistosade tales animales podría sacar sangre. Las papilasfiliformesson muy abundantes y estándistribuidas en hilerasparalelas en la lengua; cerca de la base o raíz forman el surco en forma de V, que separa el cuerpo, de la raíz de la lengua (fig. 21-3, centrp). Papilas fungiformes. Se llamanasíporque sobresalen de la superficie dorsal de la parte bucal de la lengua como pequeños hongos, esto es, más angostosensubase,con el extremoensanchado, redondeado y liso (fig. 21-3, zona superior del centro). No son tan abundantes como las filiformes, y están dispersas entre estas últimas. Son un poco másnumerosasen la puntade la lengua,queen otrossitios.Cadapapila tiene un "núcleo"central de lámina propia llamado papila primaria y a partir de él sobresalen las papilas secundarias de lámina
amígdala lingual
Fig. 21-3. Esquema y microfotografías que ilustran la estructura de la cara dorsal de la lengua. Las microfotografías muestran cortes hechos en regionesrepresentantivas de su membrana mucosa. Consúltese el texto en cuanto a detalles. El surco terminal es una acanaladura en V, que puede advertirse exactamentepordelantedela hileradepapilascircunvaladasque aparecen en el esquema central. (La ilustración superior seha obtenido por cortesía de C . P. Leblond.)
APARATO DlGESTlVO
propiaen el interior del epitelio derecubrimiento. La superficie epitelial no se adapta a los contornos de las papilas secundarias de lámina propia, como lo hace en las papilas filiformes, y en consecuencia, las secundarias transportan capilares hasta un punto muy cercano a la superficie del epitelio. El epitelio derecubrimiento no estáqueratinizadoy es relativamentetranslúcido,característicaquepermite la observacióndirectade los vasossanguíneos en las papilas secundarias altas y de ahí que las papilas fungiformes en el sujeto vivo sean de color rojo. Papilascircunvaladas (o caliciformes).Siguiendo el surco en forma de V que está entre el cuerpo y la raíz de la lengua (fig. 21-3), hay siete a doce pupilas circur7vuladas. Su nombre sugiere que,comouna ciudad antigua, cada una está rodeada por una muralla. En realidad cada papila se asemeja a un castillo con torrecillas, rodeadoporunfoso (fig.21-3, izquierda, abajo). El foso está siempre limpio de restos, por el líquido de glándulas que vacían su contenido en el fondo de l a papila, por conductos en l a parte más inferior de dicho foso. Cadapapilacircunvaladaposeeuna papila c m tral primaria de lámina propia (fig. 21-3, izquierda inferior). Las papilas secundarias deláminapropia van desde las primarias hasta el epitelio estratificado no queratinizado que cubre toda la papila. Las papilas de este tipo son más angostas en sus puntos de unión que en sus superficies libres, y por esta razón, su forma se asemeja a l a de las papilas fungiformes.
Funciones de las papilas. Los animales con papilasfiliformes muydesarrolladasdesgastancon lameduras el material sólido y semisólido porque su lenguasesemejaa una lija. A pesar que en elser humano esas papilas no tienen tan alto grado de desarrollo, permiten a los niños desgastar la superficie blanda de un objeto como un helado. Tales papilas contienen terminaciones nerviosas especializadas para el tacto. Casitodas las papilasfungiformes y circunvaladascontienencorpúsculosgustativosen los cuales hayterminacionesnerviosasespecializadas, las que, a l ser estimuladas por el contacto con el alimento, dan origen a impulsos nerviosos que resultan en las sensaciones gustativas. Corpúsculos y receptores gustativos. Los receptores gustativos están protegidos dentro de estructuras cilíndricasconocidas como c o r p ~ i s c d o so yenzas gustatiuas. Estas están dispuestas en sentido perpendicular a la superficie del epitelio de la lengua y al recubrimientodelabocay la faringe. Las yemas gustativas abundan sobre todo en la superficie dorsal de la lengua, en particular a los lados de las papilas circunvaladas (fig. 21-3, zona inferiorizquierda). También aparecen en casi todas las papilas fungiformes. En algunos animales son particularmente abundantes en las papilas llamadas foliadas (fig. 21-4A). Los estudios hechos con microscopio fotónico indicanque las yemasgustativascontienenalgunas célulassustentaculares y otrasquesonreceptores gustativos. En cortes,lascélulassustentacularesse
Ng. 21-4. A) Microfotografía con poca amplificación de parte de la superficie superior de la lengua de un conejo en que se advierte una papila foliada; este tipo de estructura que está perfectamente desarrollada sólo en algunos animales, permite observar con detalle los corpúsculos gustativos, que tienen el aspecto de estructuras blancas en forma de yemas en dicha ilustración. €3) Microfotografía con gran amplificación de dos corpúsculos gustativos en la lengua de un mono. Enla derecha se observa la lámina propia pálida. La flecha indica la posición de un poro gustativo. (Por cortesía de C. P. Leblond.)
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SISTEhIAS Y APARATOS DEL CUERPO
asemejana los gajosdeunanaranja(fig. 21-4B) porque siguen un curso un poco curvo a través de la yema gustativa. Están dispuestosalrededordeuna pequeñacavidadquecomunica con la superficie a través de un poro gustatiuo, cuya posición la señala la flecha de la figura 21-4B. Con el microscopio electrónico se han observado microvellosidades largas en la superficie apical de las llamadas células receptoras y en las sustentaculares. Los estudiosde Beidler y Smallmanindicanque ambos tipos se diferencian a partir de un tercer tipo que aparece en posición basal en la yema gustativa. Demostraron unrecambiode células en layema, cuyo promedio de vida era de 10 días o más, y también el desplazamiento de células desde la periferia de la yema, sitio en que se forman, a la zona media. Murray y col. describieron otro tipo de célula en las yemas gustativas de conejos, y como dato característico, su membrana basal posee densidades presinápticasyjuntocon tal membranahay vesículas sinápticas. Las terminaciones nerviosas con las cualesestablecensinapsis las.célulasseñaladas, no son todas bulbosas, y algunas son relativamente angostas.Por tal razón, existe la posibilidad deque éste sea el tipo de célula que representa un verdadero quimiorreceptor gustativo. Para que las substancias estimulen el sentido del gusto y sean captadas por su sabor, deben estar en solución y pasar por los poros a las yemas gustativas. Aquí estimulan los quimiorreceptores para generar impulsos en las fibras aferentes con las cuales establecen sinapsis. Hay solamente cuatro sabores básicos que son dulce, ácido, salado y amargo, de tal forma que los muy diversos sabores sutiles que aprecia el ser humano,en realidad soncombinaciones de los sabores originales. Algunas partes de la lengua diferencianalgunos conmayor facilidad que otras, y en otros casos las substancias también pasan al olfato, esto es, estimulan la mucosa olfatoria en el momento en que son ”saboreadas” por la lengua. El mecanismodediscriminacióngustativa no se conoceafondo. Los receptoresindividualesdel gusto al parecer son capaces de reaccionar a diversos sabores, -de tal forma que la discriminación gustativa, según algunas autoridades, se basa en el reconocimiento o discriminación de patrones de reacciones que surgendegrandesnúmerosdereceptores. Los receptoresgustativos sontan vulnerablesa diversos riesgos y factores lesivos como lo es el epitelio en queestánsituados. Es, pues,unaventaja que constantemente se formen de las yemas gustativas nuevos receptores por diferenciación de las células basales (Beidler y Smallman).
Los impulsosgustativosde los dostercios anteriores de la lengua viajan por la cuerda del tímpano delnerviofacial,y los del tercio posterior,por el nervioglosofaríngeo. Las fibras aferentesamielínicas de estos nervios llegan al extremo proximal de las yemasgustativas, yestablecensinapsis cuando menos con un tipo de células homónima, como describimos en párrafos anteriores. Base de la lengua Amígdala lingual. En la mucosa que cubre la base o raíz de la lengua no hay verdaderas papilas. Las pequeñasprotuberanciasqueaparecen en talzona dependen de cúmulos discretos de nódulos linfáticos en la láminapropia,pordebajo del epitelio(fig. 21-3, rrlitacf itlferior dcrcclla). Los cúmulos de ncidulos linfáticos, en intima relación con un epitelio húmedo (en este caso, epitelio plano estratificado) por lo regular reciben el nombre de tejido amigdalino; el queestásobre la base de la lenguaconstituye la umigduIa / i t ~ g ~ mMuchos I. de los nódulos linfáticos en la amígdalalingual tienen centrosgerminativos entre ellos, y tejido linfático difuso llena los huecos que existen. Con los linfocitos también hay muchas célulasplasmáticas. El epitelio planoestratificado no queratinizado que está sobre el tejidolinfático, penetraenvariossitiosparaformar rriptas (fig. 21-3,mitad infcrior derecha). Los linfocitos emigran a través del epitelio que recubre estas zonas de tejido Iinfático,especialmentea travésde las paredesde las criptas, para penetrar en su interior. Las células superficiales querecubren las criptassufrendescamación, y de ello resulta que en las criptas penetran loslinfocitosy las células descamadas. Sin embargo, los’ conductos de las glándulas mucosas subyacentes desembocan en el fondo de muchas criptas,y esta disposición permite conservar limpio el interior de las criptas y sin restos celulares. Por la razón expuesta, no es tan frecuente la infección de las criptas de la amígdala lingual como ocurre con el tejido amigdalino, en el cual ninguna glándula desemboca en las criptas.
DIENTES PARTES GENERALES DEL DIENTE DE UN ADULTO Y SUS MEDIOS DE FIJACION Los dientesestándispuestosen doscurvasparabólicas, una en el maxilar superior y otra en el inferior, que constituyen, respectivamente, las arcadas dentales. La arcada superior es poco unmayor (más
APARATO DlCESTlVO
prominenteque la inferior)y los dientesen ella quedan un poco por delante de los inferiores. La masa de cada diente está formada por un tipo especial de tejido conectivo calcificado denominado dentina, substancia que está cubierta por una capa de cualquiera de dos tipos de tejidos calcificados. La dentina de la parte del diente que sobresale delas encías, a la boca, está cubierta por un capuchón de tejido durísimo, calcificado, de derivación epitelial, llamado esmalte (fig. 21-51 y la zona del diente cubierta por el esmalte es la corotlu mratdmira; el resto es la raíz anatómica (fig. 21-5) cubierta con un tejido conectivocalcificado especial que llevael nombre de c ~ r n r ~ l t o . La uniónentre la coronaylaraíz recibe el nombre de cuello y la línea visible de unión entre el esmalte y el cemento, el de linea cervical. Dentro de cada diente hay un hueco que sigue la forma general decada pieza, y es la casidad de la pulpa (fig. 21-5). Su zona más ensanchada en la partecoronal recibe el nombrede chrnara pulpar: la parte estrecha de la cavidad que se extiende por la raíz, recibe el nombre de corlducto radicular o pulpar. La pulpa comprende tejido conectivo laxo que recibe abundantesfibras nerviosas yfinosvasos sanguíneos. La dentina que rodea a la cavidad pulpar está cubierta de una capa de células especiales
Esmalte
, Corona anatómlca
Raíz anatómlca
Fig. 21-5. Esquemadelincisivo
fijación, enel
central inferior y sus mediosde
corte sagital.
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llamadas odo~7tohlastos (fig. 21-5) cuyafunción, como SU nombre lo indica, es la producción de dentina. Los odontoblastos tienen la misma relación con la dentina que los osteoblastos con el hueso. De ahí separezcan a ellos en varios aspectos. Las fibras nerviosas y los vasos sanguíneos de un diente llegan a la pulpa a través de un orificio situado en el vértice de la raíz,llamado agujeroapical (véase la figura 21-5). Unión de las raíces de los dientes, al hueso. Las raíces de los dientes inferiores están incluidas dentro de un borde óseo que sobresale en sentido ascendente desde el cuerpo del maxilar inferior y las raíces de losdientessuperiorestambién lo están en otra estructura similar que sobresale hacia abajo, desde el cuerpo del maxilar superior,estosengrosamientos reciben el nombre de hordes alveolares. En ellos están 10s alveolos,unopara la raízdecadadiente. Las piezas dentarias están insertadas firmemente en sus alveolos, y unidas por haces de tejido conectivo conocidas en forma colectiva como ligamentos periodontales (fig. 21-5), que está formada por haces densos de fibras de colágena que se extienden en diversasdirecciones del huesode la pared alveolar hasta el cemento que cubre la raíz. Las fibras de colágena están incluidas en un extremo, en la substancia intercelularcalcificada del hueso alveolar, y en el otro, en el cemento del diente. Las regiones ocultas a veces llevan el nombre de fibras de Slzarpey (con las letras SF en la fig. 21-5). Las fibras, además de sostener a la pieza dentaria en su sitio, también están dispuestas de tal modo que cuando se ejerce presión en la superficie masticatoria del diente, éste no penetra más profundamente en el alveolo. La mucosa de la cavidad bucal forma un recubrimiento externopara el hueso del alveolollamado encia; la zona de la encía que va más allá de la crestadel alveolo en contactocon el diente recibe el nombre de horde gingiual. La parte del dienteque sobresaleen la cavidad bucalmás arribadelborde gingival esla llamada corolla clirrica (paradiferenciarlade la anatómica, que describimos en párrafos anteriores). La corona clínica puede ser idéntica a la anatómica (en la fig. 21-5 noloes).Cuandosaleuna pieza dentaria, el borde gingivalestá unidoal esmalteenun corto tramo de la corona anatómica. Conforme el diente envejece, se retrae el borde gingival y llega un momento en que dicho borde está unido al diente a nivel de la línea cervical, y para tal fecha las coronas clínica y anatómicasonidénticas. En ancianos, el borde gingival se retrae todavía más y queda unido alcemento, de tal modoque la corona clínica en realidad es un poco mayor que la anatómica.
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SlSTL,LIAS
Y A?AIIATOS DEI. CUEliPO
DENTICIONES ENELSER
HUMANO
Durante la vida del ser humano se forman dos conjuntos de dentesjdent/cionesj. La primaria o primera dentlclónocurredurante la niñez,y los dlentes que la componen reclben el nombrededeciduos o de leche En un momento dado se desprenden paulatlnamente y son substttuldos por los permanentes con los que el Indlviduo masticará para el resto de su vlda La prlmeradenticióncomprende20dlentes 10 en cadaunode los maxilares La forma de las plezas no es la misma y cada una está modlflcada para una funciónpartlcular de la masticación. Los primeros dos dientes en cada lado de la linea medla en los dos maxtlaresreciben el nombrede lnctslvo central y lateral, respectlvamente, y aparecen a los sels meses de edad dellactante El slgulente diente que sale por fuera de los lncislvos es el canino, cuya superfue hbre tlene una sola "cúsplde" o proyección cónica. En la parte posterior de la boca de un pequeño le slguen los dos molares en cada lado, y cada pteza de este tipo está modtflcada paramolerallmentos. por tal razón, sus superflcles masticatOrlas son más anchas y aplanadas que las de los otros dlentes y tlenen tres o más cúspldes sobresallentes. Salen cuando el niño tiene dos años de edad. Este grupo de dientes perslste durante los cuatro años slgulentes(pocomás o menos),fecha porla cual comlenzan a desprenderse y ser subslituldos por los permanentes. El periodo de substitución de los dlentes prlmarlos es de unos seis años, esto es. comienza por los seis años de edad y termlna por los doce años La dentición permanente comprende 32 dientes, esto es 16 encadamaxilar Su formaessemejantea la de los primarlos, pero sonun poco mayores. Los dlentes anteriores o frontales, como los primarios, son los inciSIVOS central y lateral y el canlno. lnmedlatamente por fuera del canino están el prlmero y segundo premolares, que son los que ocupan los espacios que antes tenían los molares prlmarlos Después de los premolares situados a ambos lados de los maxilares. están los tres molares que han sido numerados como prlmero. segundo y tercer molares. En la denticlón primarla no tlenen equlvalente y hacen su aparlción después que lo ha hecho laÚIllma de las plezas primarias El primer molar o de "los s e ~ años", s aparece por esa fecha. El segundo molar aparece por los 12 años deedad y eltercero o "muela del JUICIO" sale mucho más tarde. Su forma y tamaño variar7 notablemente,y congranfrecuencia queda Impactado dentro de los maxilares
netraclón del epitello en el mesénqutma, y la adopción de la forma del cuenco de una taza InvertIda. El mesénqurma se desplaza hacia arriba para llenar el hueco de la taza y surgen fenornenos de lnducctón Las células del epltelto que recubre el cuenco se transformanen los ameiobiaslos, y producen esmalte. Las celulas mesenquimatosas que penetran al Interior de la taza, que están junto a los ameloblastos en desarrollo, se dlferensucesivas de clan en odontobiasfos yformancapas dentlna para sostener el esmalte que las cubre En esa forma, la corona de un dlente se desarrolla a partir de dos capas germinativas diferentes
Desarrollo temprano
DESARROLLO Y ERUPCION DE UN DIENTE
En la sexta semana de vlda embrionarla, un corte por el maxilar en desarrollo lndlca una línea de engrosamiento del ectodermo bucal y a lo largo de tal línea y por detrás deella se forr,iarán los dlentes Desde esta linea de engrosamlento penetra en el mesénqulma una invaginaclón epltelial llamada idmina dentai (fig. 21-6A) y de ella se forman pequeñasyemas eptteliales o yemas dentarias,cada una de las cualesdaráorlgenaun diente decíduo (fig. 21-6A) AI crecer la lámina dental, cada yema aumenta de tamaño y penetra más en el mesénquima, en donde asume laformade una taza invertlda(fig21-6B),estructura que forma lo que ha sido llamado órgano de/ esmaite, en tanto que por debajo del mlsmo, el mesénqulma que llena la oquedadreclbe el nombre de paplladentaria (fig. 21-6B). El órgano de esmalte aumenta de tamaño, su forma cambla un poco y las prolongaclones alveolares de los maxilares crecen hasta rodearlo parcialmente (fig. 21-6C). En este momento, la línea de contacto entre el órgano del esmalte y la papila dentarla asume la forma y el tamaño de la futura línea de contacto entre el esmalte y la dentina del dlente del adulto. Por elqulntomes del desarrollo (flg. 21-FB) el órgano del esmalte plerde su conexión directacon el epitello de la boca, aunque pueden perslstir restos de la lámina dental (que a veces dan orlgen a qulstes en etapa ulterior de la vlda) Poco antes de- tal fecha las células de la Iámlna dental producen una segunda yema de células epitellales, a partlr de las cuales se desarrollarán los dientes permanentes(flg21-6Cy D). La paplla dental, que más tarde se transformará en la pulpa del dlente, conslste en una trama de células mesenquimatosas incluidas en substancia intercelular amorfa; este tejldo se vasculartza cada vez más al avanzar en el desarrollo.
En la formación de un diente participan dos capas germinativas. El esmalte de un diente proviene del ectodermo, la dentina, el cemento y la pulpa, del mesén-
y el comienzo de la formacion detejidoduro
Diferenciación dentro del órgano de esmalte
quirna.
La torrnación de un diente (para facilltar la dcscrlpclón consideraremos unincisivo Inferior prlmariopara o hacia quedescribamos el creclmlentohaciaarriba abajo de sus elementos) depende iniciaimente de la pe-
En la etapa que se muestra en la flgura 21-6C, las cé. Mas del órgano del esmalteveclnasalextremode la paplladental se vuelven altas y cilíndricas;recibenel nombre de ameiobiastos (flg. 21-7), y comlenzan a pro-
Yema de dlente decidual
Lengua LabloInferlor
/
Labio Inferlor Yema de dlente decldual
/
dental,Lámina
Hueso rnaxllar’
A
B Restosde la lámlna denial
D
Esmalte -
Diente Osteoclastos
E
Fig. 21-6. Esquemas que serialan el desarrollo y erupción del incisivo inferlur (de l o s dlentes deciduales), y m a en que se desarrolla u n diente permanente y sobresale para substituir al decidual.
Id
tor
732
SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
Re.lículo estrellado
Fig. 21-7. Microfotogafía de gran amplificación de la unión dentinoesmaltedeundiente en desarrollo, muy poco después que comenzara la formación de la dentina. Obsérvese la predentina clara entre los odontoblastos y la dentina.
Estrato intermedio
Ameloblastos
Dentina Predentina
Odontoblastos
Pulpa
duclr esmalte. En un punto cercano a tales células está unacapallamada estratointermedio, que bene una a tres células de espesor, mlsmas que están conectadas a los ameloblastos y entre sí por desmosomas, el resto del órgano de esmalte recibe el nombre reticuio estre//ado, porque las células tienen tal forma y prolongaciones largas (fig. 21-7). La membrana basal del órgano de esmalte separa el retículo estrellado, del mesénquima. Los ameloblastos aparecenoriginalmentecerca del extremo de la papila dental y después hacia los lados, dirigléndose a la base de la corona. Mientras tanto, las células mesenquimatosas de la papila dental inmediatamente Junto a ellas se transforman en los odontoblastos ctlíndrlcos y altos (figs. 21-7 y 21-8) quecomienzana formardentlnaantes que los ameloblastos formen esmalte. La dentlna es producida en primer lugar en el extremo de la paplla como se muestra en la zona blanca de la flgura 21-6C. Después que se deposita una capa fina de dentina, los ameloblastos comienzan a producir la matriz del esmalte, que tiene color negro en la flgura 21-6C. La formación de dentina y esmalte difiere de la de hueso en que las célulasformatlvasnoquedan incluidas dentro de la matriz que producen. En vez de ello, a medida que producen la matrtz dura. se van separando de la misma, los ameloblastos hacia afuera y los odontoblastos hacia adentro.
Fig. 21-8. Microfotografía que señala las prolongaciones de los odontoblastos en conductos conocidos como túbulos dentinales, en la dentina. (Churchill, H . R.: Meyer’s Histology and Histogenesis of the Human Teeth and Associated Parts. Philadelphia, J. B. Lippincott, 1935.)
APARATO DIGESTIVO
733
Formacion de la raíz y su importancia en laerupción de la pieza dentaria
ESTRUCTURAMICROSCOPICA Y FUNCIONES DE PARTES DEL DIENTE
A medlda que se depositan dentlna y esmalte surge la futura corona, con su forma característica (fig. 21-6D) El esmalte se deposita en lo que será la futura línea de unión de la corona anatómica y la raíz (fig. 21-6D), mientras tanto las células de la paplla dental se dlferenclan en odontoblastos. Los ameloblastos lnmaduros en la linea de unlón proliferan y emigran al mesénqulma subyacente en la forma.de un tubo (vaina de la raíz epitellal, de Hertwlg). Conforme crece tal vaina induce la diferenciación de las células rnesenquimatosas del Interior en odontoblastos, y fija el patrón para la forma futura de la raiz. Sin embargo, hay poco espacioparaque se desarrolle la raíz, y de esta forma, el creado por la corona es "empujado" a través de la membrana mucosa de la boca (fig. 21-6E). Por todo lo expuesto anteriormente la formación de la raíz tiene gran importancia en la erupción del diente. A medlda que la valna de la raíz slgue penetrando hacia abajo, su partemásantlgua,esto es,la que está hacia la corona, una vez que ha cumplldo su finalldad, se desprende de la dentma que comprende la raiz y se desorganiza; ello permite a las células mesenqulmatosas deposliarcementoen la superficieexterlorde la dentina y elaborar las fibras de la membrana perlodontal. A medlda que se deposita cemento, rodea e incluye los cabos de tales fibras. Los procesos contlnúan en sentldo descendente hasta completar la formación de laraíz de la pieza dentaria. Deestemodo, las fibrasde la membranaperiodontal estánfijadasfirmementeencementocalciflcado,que tarnblén lo está a la dentina de la raiz. Las células epiteliales de la vama desorganizada siguen dispuestas dentro de la membranaperiodontalyreclben el nombre derestosepite/ia/es de Malassez, y después pueden dar orlgen a quistes dentarlos.
Dentina
Dientes permanentes Porla fecha en que salen los dientes declduales en las arcadasdentales,layemadel dlente permanente correspondiente ha sintetizado esmalte y dentina, en la misma forma que el diente caduco (fig. 21-6E). Una vez completada la corona y con la raíz parcialmente formada, el diente permanente se prepara para salir. Sin embargo, según una de las leyes de Wolff, que señala que la presiónorlginaresorción de tejldos duros, el creclmiento de los dlentes permanentes y la presión de su esmalte contra laraíz del dientedecldual hacenque el más blando de los dos tejidos, esto es, la dentina del diente decidual, sea resorbldo por los osteoblastos (fig. 21-6F). Por la fecha en que el diente permanente está listo para salir en la arcada dental, se ha resorbido por completo la raíz del dlente decidual. El diente prlmario se desprendey es substltuldo por su sucesor permanente.
LOSodontoblastos comienzan a formar matriz de dentinapoco después de adoptarsuformatipica. En10s comienzos, están separados de los ameloblastos por una extensión de la membrana basal del órgano de esmalte. Sin embargo, dicha extensión desaparece conforme maduran los odontoblastos y seCretan las finasfibrasdecolágenaqueconstituyen la masa de la matriz de dentina. Además, se extienden gruesasfibrillasdecolágenaconocidascomo fibras de Korff, entre los odontoblastos,en la dirección quetenía la membranabasal,perose esparcenenformadeabanicoantesde llegar a tal sitio. Convienerecordarque el hueso se agrandapor adición de nuevas capas a una o más de sus superficies (fig. 15-8), cosa que también ocurre con la dentina, excepto que el crecimiento es más limitado porque existen odontoblastosúnicamente en el lado interno o pulpalde l a dentina. Por lo anterior,se añaden a las capas de dentina únicamente en su superficie pulpal, y tales capas necesariamente comprimen la pulpa y disminuyen el espacio que tienen. Todavía más, los osteoblastos tienen prolongaciones citoplásmicas alrededor de las cuales se deposita el componenteintercelularorgánicode la matriz ósea; éstos están dentro de conductillos (fig. 15-5). De manera similar, cada odontoblasto también cuenta con prolongacionescitoplásmicas (figs. 21-8, 21-9, 21-10) que sobresalen desde el ápice del diente hasta la unión de dentina y esmalte. Cuando se deposita la matriz de dentina alrededor de tales prolongaciones citoplásmicas, también queda rodeado en conducti110s finos llamados tzihulos detltitlules, y las prolongaciones en su interior reciben el nombre de p r o l o t l gaciotles odorztohlhsticas (marcadas en la fig. 21-10). Al añadirse mayor cantidad de dentina, los odontoblastossondesplazadoscada vez más lejos desde la unión dentino-esmalte, y las prolongaciones odontoblásticas se alargan cada vez más junto con los túbulos dentinales. Conforme se desarrolla el tejido óseo ocurren dos fases separadas: 1 ) síntesis del componente orgánico de l a matriz ósea y 2) su calcificación.Demanera similar, la matriz de dentina se forma originalmente y después se calcifica por lo regular un día después. La matriz de dentina no calcificada recibe el nombre de predentitm, y una capa de la misma está entre la punta de los odontoblastos y la dentina de calcificaciónreciente ('figs. 21-9, 21-10).
DENTINA
""_ Dlsfal
PREDENTINA
Droximal
Fig. 21-9. Microfotografía ( X 1 000) que seiiala los odontoblastos, la predentina y la dentina en el extremo en crecimiento de un incisivo de rata. Las células son altas y polarizadas, y dispuestas en sentldo paralelo entre sí, cada una con un núcleo basal. Dentro de la precientma, desde el polo apical de cada célula La predentina seexestá una prolongaclón odontoblástica clara. tiende desde un punto que está entre las bases de las prolongaciones hasta una unión predentina-dentina perfectamente definida(flecha). La dentina,situada más allá, capta un colormás M. Weinstock.) obscuro que la predentina. (Por cortesía de Fig. 21-10. Esquema de un odontoblasto, en que se advierte la disposicih de sus organelos y l a matriz adyacente de predentina y dentina. Entre las regiones supranuclear y apical, que son ricas en retículo endoplásmico rugoso, aparece un complicado aparato de Golgi; las cisternas del retículo endoplásmico rugoso y los sáculos de Golgi no se observan en las prolongaciones odontoblásticas que se extienden desde el polo apical al interior de l a predentinay la dentina. AI interior de l a matrlr tambiénpenetran ramas de las prolongaciones. Dentro de la prolongación y su5 ramas existen gránulos secretorios que se originan enel aparato de Golgi. El producto de secreción esliberadoa la predentinapor exocitosis. Las fibrillas colágenas de la dentina poseen material fmamente granuloso en su superticie. La matriz ósea también contiene cristales de apatita. (Weinstock, M . , y Leblond, C. P.: J . Cell Biol., 60:92, 1974.)
ODONTOBLA
APARATO DlCESTlVO
Los dientessonextraordinariamente sensibles a estímulos que surjan en la superficie de la dentina. Esa propiedad se atribuye a las prolongaciones citoplásmicas de los odontoblastos dentro de los túbulos dentinales,quetransportanimpulsosafibras nerviosas en el borde de la pulpa. La sensibilidad de la dentina disminuye con la edad, debido a la calcificación que se produce dentro de los túbulos dentinales. Estructura fina de
los odontoblastos
A diferencia de losameloblastos,queestánen aposicióndirecta, los odontoblastospuedenestar separados por hendiduras intercelulares que pueden contener fibras colágenas de Korff y capilares (fig. 21-9).Sin embargo,estánvinculadosporcomplejos de unión visibles en la figura 21-10en cada extremo de la red terminal. En el microscopio electrónico(fig. 21-10)seapreciaquelosodontoblastos consisten en un largo cuerpo celular en la periferia de la pulpa, y prolongaciones odontoblásticas largas dentrode la dentina. El cuerpo celularcontiene abundante retículoendoplásmicorugosoyun aparato de Golgi destacado cerca del centro de la célula. Las prolongacionesodontoblásticasestánpor arriba de la red terminal y no contienen el retículo endoplásmicorugoso: sin embargo,contienengránulossecretorios,unascuantasvesículas,microtúbulos y filamentos. Matriz de predentina
y dentina
El espaciointercelular querodea la base de las prolongacionesodontoblásticascontienematriz de pFdentina que originalmente es una substancia funda'mental amorfa con escasas fibrillas de colágena o sin ellas. Por arriba y junto a lo anterior, la matriz contiene fibrillas en disposición cada vez más cam' pactaen la uniónpredentina-dentina(fig. 21-10). Comoseñalamos, la matriz de predentinanoestá calcificada, pero sí lo está la dentina. La línea de demarcación representa el frente de calcificación. Una vez calcificada la dentina, suestructurafinaqueda disimulada por la presencia de cristales de apatita, pero los cortes descalcificados muestran material granular en las fibrillas de colágena (fig. 21-10,arriba). Los procesos de síntesis y secreción de procolágena en los odontoblastos se describieron en detalle en el capítulo 9 (pág. 256) y se ilustraron en la figura 9-7. La colágena comprende, en promedio, 90% de lamatrizdedentina,yaproximadamente 10% lo constituyefosfoproteína y tambiénhaycantidades pequeñas de glucoproteínas y glucosaminoglucanos.
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La fosfoproteína es sintetizada por los odontoblastos y liberada hasta la predentina, pero difunde en el lado dentinal de unión con la predentina, sitio en que forman material granuloso que se advierte en la superficie de lasfibrillas de colágena (Weinstock y Leblond). Tal unión es el sitio de la calcificación de la dentina. Inmediatamentedespuésdeinyectarfosfato o sales de calcio marcadasconisótopo,apareceen dicha región el isótopo, sin reacción autorradiográfica en el ladopredentinaldelaunión,perosurge otraimportanteynotableen el ladodentinal. AI parecer, la precipitación del fosfato de calcio ocurre inmediatamentemás allá de launiónpredentinadentina (Munhoz y Leblond). Aunquehayalgunas diferenciaspequeñas, los factoresrelacionadoscon la calcificación dehueso que se describieron en las páginas 445 a 448 al parecer intervienen también en la calcificación de la dentina. Esmalte dental Unavez que los odontoblastos han producido la primeracapadelgadadedentina, los ameloblastos (fig. 21-7)comienzan a sintetizar esmalte, que pronto cubre la dentinasobre la coronaanatómicade la pieza dentaria(fig. 21-6C).En primerlugarasume la formadeunamatrizpoco calcificada, quemás tarde se calcificará casi por completo. El material de la matriz mineralizada asume la forma de cilindros; en cierta medida, dichos cilindros o "varillas" de esmalteconservan la forma de los ameloblastos que los sintetizaron (fig. 21-11).Los extremos alargados de los ameloblastos en que se formaron los cilindros finos reciben el nombre de prololguciorlcs d c Tornes (fig. 21-12)..
Estructura fina de los ameloblastos Los ameloblastos individuales son células cilíndricas altas (fig. 21-12)cuyas mitocondrias están muy cerca de la base de la célula. Por arriba del núcleo, hasta un punto por debajo de la red terminal, hay cisternasangostas de retículoendoplásmicorugoso (fig. 21-12).El aparato de Golgi alargado está en el eje de la célula, por arriba del núcleo(figs. 21-13, 21-14).Enel corte transversal se advierte que tiene forma circular (fig. 21-13A),pero es moderadamente tubular; está rodeado por una red periférica de cisternas de retículo endoplásmico rugoso (fig. 21-14). Los gránulossecretorios se originan de los sáculos de Golgi (fig. 21-14]ysobretodo seunenen las prolongacionesdeTomes(fig. 21-12).También se
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
Fig. 21-11. Micrografías electrónicas que muestran la orientación de los cristales de apatita en un corte no descalcificado de esmalte dentario, y señala la forma en que dicha orientación es responsable de la llamada estructura cilíndrica prismatica. En la micrografía de mayor tamaño el esmalte se seccionó en corte transversal; en el cuadrito de l a derecha y abajo, el corte es longitudinal. Los cristales de apatita contienen fosfato de calcio, y deeste modo son electrodensos. y de aspecto obscuro. La zona superior redondeada de cada área, a manera de abanico, por ejemplo, en la esquina superior izquierda, corresponde al llamado componente cilíndrico de la substancia de esmalte; en este caso los cristales muestran una disposición predominantemente longitudinal (véase el cuadrito). En su lado inferior (apical) un cilindro se extiende en un borde relativamente hondo en forma de V, de lo que ha sido llamado el componente intercilíndrico de la substancia del esmalte: ese es el "mango"decada area a maneradeabanico. En el componente intercilíndrico los cristales estan dispuestos cada vez más oblicuos a medida que se alejan de la substancia del cilindro (véase el cuadrito). La línea blanca que delimita el area en forma de abanico se conoce como vaina del cilindro y posee un contenido orgánico mayor que el cilindro y la matriz intercilíndrica. El cuadrito señala un cilindro seccionado en forma longitudinal a través de s u zona media. Adviértase l a matriz intercilíndrica que se extiende siguiendo su borde inferior, aunque no esta delimitada de la substancia del cilindro. Debemos señalar que, dado que la substancia intercilíndrica se continúa con l a del cilindro, podemos identificarla solamente por recambio gradual en la orientación de sus cristales de apatita, que asumen una posición cada vez mas oblicua cuanto más lejos estén de l a substancia del cilindro. Cerca de los bordes superior e inferior se observa la vaina del cilindro (blanca). (Por cortesía de A. R. Ten Cate.)
observanunoscuantosgránulos en extensionespe-quecontinúan su trayecto descendente a lo largo del queñas del citoplasma, de ameloblastoscercanosnúcleo(fig.21-13B,señaladocon f), hasta llegar a que estánen labasede lasprolongaciones de Tomes lared basal de la célula (Kallenbach y col. ). (fig. 21-12). A través dela mitad del aparato de Golgi siguiendosu ejelongitudinal,existe un haz Matrizdelesmalte grueso de filamentosmuyjuntosllamado fibrilla axial (fig.21-13A, señalado conlaletra F). Al ]leConsiste en una matrizorgánicaquecontiene garal núcleodicho haz se divide en varias ramas proteína y carbohidrato,confosfato de calcio enla
APARATO DlGESTlVO
forma de apatita:Ca10(P04)6(OH)2.Cada célula produce una varilla o cilindro de esmalte, que esla unidad estructural de esta substancia (fig. 21-11). En cortesdescalcificadosexaminadoscon el microscopioelectrónico, se advierteque la matriz del cilindro está compuesto de finísimas subunidades tubularescon un diámetrooval deunos 25 nm. Están dispuestos en intimacercaníaysiguen sutrayecto paralelo al eje de los cilindros. Los túbulos probablementeposeen un componente deglucoproteína, porque esta substancia al parecer es el producto de secrecióny aglomerado dentro delosgránulos secretorios (G en la esquirza it7feriov derecha de la fig. 21-14) en el aparato de Golgi de los ameloblastos. El contenido de estos gránulos es liberado en el espacio intercelular por exocitosis y se vuelve parte de la matriz del esmalte. Sin embargo,entantoque cada prolongación de Tomes forma la matriz de un cilindro,lasextensionescitoplásmicasensubase dan origen a la matriz que media entre uno y otro cilindros. La calcificación comienza en relación con los túbulos que constituyen las "varillas" o cilindros de la matrizdelesmalte; los cristales de esmalte inicialmente tienen el aspecto de finísimas "cintas" de apatita (Warshawsky), y al parecer, hay un cristal por cada túbulo. Conforme se alargan los cilindros tambiénlohace cadacristal,indefinidamente.Cuanto más lejos esté el cristal de una prolongación de Tomes, su calcificación serámucho másintensa. En consecuencia, el contenido mineral del cristal y también de toda la matriz, aumenta conforme se acerca a la unión dentina-esmalte. Junto con el incremento del contenido mineral se pierde agua, y disminuye el contenido orgánico. Cuando el contenido mineral llega a 9 5 % , en promedio, cesa la calcificación y se dice que el esmalte está maduro. Cadaameloblasto,ademásdesecretarun "cilindro''desdesusprolongacionesdeTomes,como hemosseñalado,poseeextensionesapicales en la Fig. 21-12. Esquema de laestructurafina de un ameloblasto. El núcleoestá muy cerca dela base. Las mitocondriasestánsituadas por detrás del núcleo, y el retículo endoplásmico rugoso, por arriba. La regiónsupranucleartambiéncontiene un aparato de Golgi que comprende sáculos aplanados dispuestos de tal manera que forman la pared de un túbulo. Dentro de la región tubular de Golgi se observanescasosgránulos de secreción. La proyecciónapicalllamadaprolongaciónde Tomes, se introduce en la nueva matriz de esmalte y contiene grandes números de gránulos secretorios. A amboslados delas prolongaciones de Tomes estánextensionescitoplásmicas que contienen unos cuantos gránulos secretorios. La célula contiene unared basal por detrás de las mitocondrias, aligual que otra apical terminal por detrás de las prolongaciones de Tomes. (Por cortesía de H. Warshawsky.)
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Fig. 21-13. A ) Micrografía electrónica de un corte transversal de un ameloblasto a nivel de la región de Golgi. Se observancon nitidez l a s paredes de lacélula y su retículoendoplásmicorugoso. El aparato de Golgitieneaspecto casi circular por la disposición tubular de los sáculos (S). En la mitad de la región de Golgihay una fibrilla axial (F). L es un cuerpo denso(lisosoma). La flecha indica los gránulos secretorios. B) Micrografíaelectrónica de un corte transversal de un ameloblasto, nivel a de su núcleo y nucléolo (n). Poco se observa en el ciunas cuantas toplasma, excepto cisternas de retículoendoplásmico rugoso, fibrillas y longitudinales (f). (Por cortesía de H.Warshaws-
ky.)
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Fig. 21-14. Micrografía electrónica de la región de Golgi de un ameloblasto, tal como se observa en el corte longitudinal. Puede observarse que la membrana d e la célula (CM) se extiende en sentido descendente hasta los bordes izquierdo y derecho. En sentido paralelo a ellas hay hileras de cisternas de retículo endoplásmico rugoso, ricas en ribosomas. Enla esquina superior derecha, sobresalen vesículas recubiertas (flechas oblicuas) provenientes de una cisterna de retículo endoplásmico rugoso, que se transformarán en vesículas de transferencia (I). En una zona más central, se observan dos hileras incompletas d e sáculos de Golgi en sentido paralelo a las membranas de las células laterales; son cortes del aparato de Golgi que es tubular. Enla zona media se observan gránulos prosecretorios (vacuolas de condensación) (CV). Las zonas recubiertas por espículas (puntas de flecha) dan origen a vesículas recubiertas por tales espículas (V)y como resultado, el contenido de los gránulos prosecretorios se condensa. Se transforman en gránulos secretorios que emigran en dirección de las prolongaciones de Tomes. Uno de tales gránulos se observa en la esquina inferior derecha (G). (Por cortesía de A. Weinstock y C. P. Leblond.)
base de estas prolongaciones (fig. 21-12) que secretan una matriz intercilíndrica, de esmalte dentario. El cilindroy la matrizqueestáentreunoyotro, aunque de composición idéntica, difieren de manera enladisposicióndelasunidadestubularesy los cristales de apatita. En la figura 21-11 se muestra la disposiciónsingulardeloscristalesdeapatitaen estos dos componentes, y hay que leer con detenimiento el pie en cuanto a detalles.
El esmalte totalmente formado es bastante inerte y no lleva consigo célula alguna, porque los ameloblastos se degeneran después que han formado el esmalte, y sale el diente: de este modo, el esmalte es incapaz de reparación en caso de sufrir lesión o deterioro por caries, fractura u otras alteraciones. Sin embargo, hay moderado intercambio de iones minerales entre el esmalte y la saliva, y ello pudiera lograr la mínima recalcificación en la superficie, pero
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SISTEMAS
Y APARATOS
DEL CUEIII’O
Fig. 21-15. Microfotografía de gran amplificaci6n de parte de un diente descalcificado y su alveolo óseo correspondiente (rata) en que se advierten las fibras de colágena de la membrana periodontal. De izquierda a derecha obsérvese la periferia dedentina,cemento(acelular),membranaperiodontal y el borde del alveoloóseo. Las fibras de la membrana sobresalen en el cemento a la izquierda y se extienden entre los vasos sanguíneos hasta Ilegar al hueso alveolar, dentro del cual se colocan. Las fibras dentro del hueso se conocen como fibras de Sharpey (SF en la esquina inferior derecha). (Por cortesía de H Warshawsky.)
el efecto es insignificante en planos más profundos de dicha substancia.
Cemento
Algunas de las células del meshquima por fuera de la raíz en desarrollo se diferencian y transforman dlentes se disuelven fácllmente por acción de los áci- en cenlerztoblastos que son similares a los osteoblasdos. Los ácldos de los allmentos y de algunas bebidas tos, pero depositan otro tejido conectivo calcificado en particular, producen a veces depresiones pequeñislque es avascular y recibe el nombre de ccrncrlto. El masygrietasenlasuperficiedelesmalte.Losrestos cemento tiene como funci6n importante fijar las tide almenlos quedan atrapados allí y slrven de subsirato bras de la membrana periodontal y unirlas a la pieza a la prollferación de bacterias acldógenas. Además, el dentaria(fig. 21-15, mitad izquierda). azúcar de los alimentosdulces,caramelosybebldas El cemento de la zona superior de l a raíz es acrlucumple la mlsma funclón. El esmalte que se plerde en forma progresiva no es substltuldo por otro nuevo por- lar (&s. 21-5 y 21-15) y en l a parte inferior existen que ta descalclfrcaclón causada por los ácrdos produci- ctlulas dentro de su matriz; estas últimas han sido dos ocaslona la aparlclón de caries. S I no se obturan tales llamadas ccrtlcrltocitos, y como l o s osteocitos, resicavldades, tarde o temprano llegarán hasta la dentlna y denenpequeños espacios o lagunasdentrode la se extenderán a los túbulos dentlnales para alcanzar la matriz calcificada y se comunican con la tuente de pulpa dentaria. Cuando están cerca de esta últlma fácilnutriciónatravésdeconductillos. El cemento,a mente orlgtnan mflamaclón y, como explicaremos más semejanza del hueso, crece solamente por un mecaadelante, conduclrán a su necrosls. Una caries en formaclón no causa dolor SI está Ilmi- nismo de aposicibn.
Relación con la caries dental. Los minerales de los
lada solamente al esmalte, pero cuando llega a la dentina, puede orlglnar hlpersensblldad en la pleza dentaria, mlsma que a veces surge en relación con algunos La presencla de caestimulos como materiales dulces lles debe detectarse por la Inspección regular del dentlsta. Para combatlrla, es necesario llmpiar con una fresa todo el esmalte y la dentlna afectados y moldear la canes detalforma que retengamaterlal de relleno. Debeemplearseelmaterialderelleno porqueno hay células en las caras exterlores de las plezas dentarias para sintetizar nuevo esmalte o dentlna superficial.
Ligamento o membrana periodontal A medida que se forma la raíz y se deposita cemento en su superficie surge la membrana periodontaldesde el mesénquimavecino.Consisteenhaces anchos de fibras colágenas, dispuestas en la forma deunligamentosuspensorioentre el cementoque cubre l a raíz de la pieza dentaria y l a pared &ea de su alveolo (fig. 21-15]. En ambos extremos las fibras
APARATO DlCESTlVO
estándentrode tejido duro, lo cualsugiere que la matriz del huesoalveolar,porunaparte, y ladel cemento, por la otra, se depositan alrededor de fibrascolágenaspersistentes. Sin embargo, el índice de recambio de la colágenaen la membrana periodontal es muygrande,de tal modoquedurante toda la vida se observa notable remodelamiento de la regiónextraalveolar,cuandomenos. Las fibras decolágenaen la membrana tienen unadirección ligeramenteondulatoria(figs. 21-5 y21-15), y tal disposiciónpermitemínimo movimiento del diente dentro de su alveolo. La membrana periodontal cuenta con abundantes terminacionesnerviosas,sensiblesa la presión, de tal forma que puede detectar, por ejemplo, las partículas demasiado duras dentro de alimentos blandos.
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Unión epitelial
La encía rodea cada diente a manera de un collar, y si es sana la superficie interior del mismo está fuertemente unida al diente. Enel corte longitudinal la encía se extiende un poco hacia arriba hasta la periferia del diente en la forma de un triángulo angosto (fig. 21-5). Su epitelio en el lado adyacente al diente se separa de la pieza en el vértice del triángulo para formar un angosto surco girzgioul que rodea al diente (fig. 21-5). El epitelio en el fondo de tal surco se adhiere a lapieza dentaria por su lámina basal y por hemidesmosomas,enunazonaenformadecollar que recibe el nombre de z o l ~ adc zrllidll EpitcliuI en la figura 21-5. Todavía más, en el diente de aparición reciente el epitelio que se extiende desde el fondo del surco hasta la base de la corona anatómica está unidono sólo alesmalte,sinotambiénensentido inferior hasta el cemento. Relaciónconenfermedadperiodontal. Los lones que estánnormalmente en la sallva.intervlenen en el depósito de un materlal calcificado llamado sarrc que se acumula en el surco gingival, lo cual tiende a separar al diente desu zona de fijaciónepitelial.Una vez que se pierde el "sello" epitelial peridental, pueden penetrarbacterias al iejido conectivo de laencía, de tal forma que el surco gingival es una zona de peligro. AI finalpuedensurglrinvaginacicnes en ambosladosdel diente e infectarse, y como resultado, la pieza dentaria se aflojará. Este procesoconocidocomoenfermedad pericdcntal haceque se pierda un mayornúmero de piezas, que en otros trastornos. También en la enfermedadperiodontalal parecerparticipan factoresnutricionales como la hipovitaminosis C, y trastornos metabólicos.
Pulpa dental
L Dentina calcificada Fig. 21-16. Microfotografía, con gran amplificación, del diente de un niño, enquese advierte la pulpa. En esta etapa apenas se estáformando la dentina. (Por cortesía de K . Paynter.)
La pulpadental es tejidoconectivoproveniente del mesénquimadelapapiladental(fig.21-6C),y ocupa la cámara pulpal y los conductos radicuiares o canales de los dientes (fig. 21-51. Es un tejido blando queconserva su aspectomesenquimatosodurante toda la vida (fig. 21-16). La mayor parte de sus células tienen forma estrellada, y están conectadas entre sí por largas prolongaciones citoplásmicas. La pulpa está muy vascularizada, y los principales vasos que entran y salen de ella lo hacen por el agujero apical. Sin embargo, los vasos de la pulpa, incluso los de mayortamaño, tienenparedesmuydelgadas(fig. 21-16), lo cual,porsupuesto, hace que estetejido sea muy susceptibleacambios depresión,porque las paredes de la cámara pulpal no se expanden. I n cluso la inflamación mínima puede originar corn&sión de vasos sanguíneos, y en consecuencia, necro-
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
GLANDULAS SALIVALES Existen muy diversas glándulas que vacían s u secreciónen la cavidadbucal,todas ellas glándulas salivales. Sin embargo, casi todassonpequeñas, y el término glbrldulus sulirdes por lo regular se emplea para señalar los tres pares de glándulas de mayor tamaño: 1 ) las parótidas, 2) las submaxilares y 3 ) las sublinguales.
Saliva y sus funciones
Fig. 21-17. Micrografía de mediana amplificación de la glándula parótida. El citoplasmade las células demuchosconductos intralobulillares es claro y el de las células de las unidades secretorias serosas, obscuro. En el Centro y la esquina irlferior derecha se observan unas cuantas células adiposas.
sis y muerte de la pulpa. Una vez que ha muerto l a pulpa puede ser extraída quirúrgicamente y el espacio queocupaba, serllenado conalgúnmaterial inerte de obturación. La pulpa recibe abundantes nervios, y se han observado las terminacionesnerviosasenintimarelación con la capa de odontoblastos entre l a pulpa y la dentina. Hay algunas publicaciones de que las fibrasnerviosaspenetranen los túbulosdentinales, pero los datos sugieren que, de ser cierto lo anterior, sólo recorrerían un corto tramo dentro de los túbulos. Toda dentind nueva que se agregue a las paredes del diente debe depositarse en l a superficie que sobresale dentro de la pulpa, porque es elÚnico sitio en que existen odontoblastos. La dentina se produce durante toda la vida, y compensa el desgaste de las superficies masticatorias. En algunas situaciones puedeformarserápidamente,comodebajodeuna cavidad, pero en estos casos tiene aspecto más irregular y recibe el nombre de d e ~ ~ f i scv-wldariu. flu El depósito de dentina aminora gradualmente el tamaño de la cámara pulpal y los conductillos, y en consecuencia, en personas ancianas el tamaño de la pulpa esmuchomenor. El carácterde la pulpatambitn cambiaporquese vuelve másfibrosa y menos celular.
La mezcla secretoria de todas las glándulas salivales recibe el nombre de salitlu y contiene sales, gases y componentesorgánicos y por lo regularalgunos restoscelulares y bacterianos y leucocitos.Posee dos enLimas, la tiulirlu o umilusu suliwl y l a nzultusu, ytambibn moco. La saliva tiene variasfunciones: 1) lubricay humedece la mucosa del vestíbulode l a boca y los labios, y con ello facilita la articulación. El humedecimiento debe hacerse continuamente, por la evaporación y l a deglución de l a saliva; 2 ) elimina restos celulares y alimentos de l a boca; 3 ) humedece el alimento y lo transforma en una masa semisólida que puedeserdeglutidafácilmente (los animalescomo la vaca que subsisten con una dieta bastante seca, pueden secretar hasta 60 litros de saliva al día). El alimento humedecido permite que la lengua lo "saboree". Los corpúsculos gustativos son estimulados químicamente, y las substancias estimulantes deben estar en solución; 4 ) amortigua la acidez en l a cavidad bucal; 5) es cuestionable la intervención de las enzimassalivalesen la digestión del alimento. La amilasa desdobla los almidones en maltosa, pero el alimento n o se retieneen la boca por tiempo suficiente comoparaqueocurra en ella digestiónimportante.
Glándulas parótidas Son las mayores de los tres pares de glándulas salivales. Cada una está dentro del espacio que media entre l a ap6fisis mastoides y el ramo del maxilar inferior, y se extiende por debajo del arco cigomático. De esta zona de l a glándula, el conducto de Stenon, que sigue un curso paralelo al arco cigomático y está inmediatamente por debajo del mismo, atraviesa el músculo buccinador para desembocar en el vestíbulo de l a boca, exactamente enfrente del segundo molar superior. La glándula está dentro de una cápsula de tejido conectivo fibroso pertectamente definida, y se le ha clasificado como una glándula tubuloalveolar com-
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pueden intervenir en los reflejos salivales. El estímulo que desencadena la secreción por mecanismos reflejos puede ser mecánico o químico. Por ejemplo, la presencia de alimentos o incluso piedrecitas O polvo seco en la boca, estimula las terminaciones sensitivas corrientes y da como resultado la secreción de saliva. Los botones gustativos captan la estimulación química. La estimulación de nervios sensitivos distintos de los de la cavidad bucal también pueden desencadenar un reflejo salival si ha habido condicionamiento (véase la pág. 544). El volumen y composición de la saliva (1a 1.5 litros al día en el hombre) dependen de la naturaleza del estímulo que desencaGlándulas submaxilares dena elreflejoysiparticipanpredominantemente o parasimpáticas. Estánen contacto conlasuperficie interna del en vía eferente, fibras simpáticas La estimulación de las fibras simpáticas origina vacuerpo del maxilarysuconductoprincipal(de Wharton), desemboca en el suelo de la cavidad bu- soconstricción y disminuye la producción de saliva; la estimulación parasimpática origina secreción abuncal, uno frente al otro, por delante de la lengua, y detrás de los dos incisivosinferiores.También son dante. En las figuras 17-55 y 17-56 se señalan las terminaciones nerviosas en la parótida. glándulas alveolares o tubuloalveolares compuestas. En el capítulo 7 mencionamos que los acinos de A pesar de ser de tipo mixto, la mayor parte de sus unidades secretorias son del tipo seroso. Las unida- glándulas salivales incluyen una célula aplanada endes mucosas suelen estar cubiertas por las semilunas trelascélulasacinaresysusmembranasbasales (fig. 7-25), cuyo citoplasma contiene filamentos serosas (fig. 7-24). A semejanza de la parótida, las contráctiles perfectamente desarrollados; y por ello glándulas submaxilares tienen una cápsula perfectamente nítida y sistemas de conductos prominentes. ha recibido el nombre de mioepitelial. Estas estructurasestánperfectamentedesarrolladas en los aciGlándulas sublinguales nos serosos. Tanto las células acinares como las mioepiteliales están bajo control del sistema autónomo. Haypruebasobtenidasenratones,deque las Las glándulassublinguales,adiferenciadeotras glándulas salivales, no están encapsuladas en forma hormonas sexuales, al parecer junto con la hormona definida;estánsituadasadelante,cercadelalínea tiroidea, intervienen en forma importante para conservar la función de las células secretorias y canalimedia, debajo de la mucosa del suelo de la boca, y sus secreciones son conducidas por varios conductos culares de las glándulas salivales. (de Rivinus) que desembocan en un punto más allá del orificio de los conductos de Wharton. Son glánPALADAR Y FARINGE dulastubuloalveolarescompuestas de tipomixto, pero difierendelaglándulasubmaxilarenque la PALADAR DURO mayor parte de sus alveolos son de tipo mucoso. Su aspecto microscópico es diferente en zonas distintas La boca necesita un techo firme para que la parte de la glándula. En algunas áreas pueden observarse anterior de la lengua, que es la que mayor movilisolamente unidades secretoras de moco y unidades dad tiene, pueda hacer presión contra un plano duro de moco con semilunas serosas. Los tabiques de tejido en el proceso de la mezcla y deglución de alimentos. conectivo suelen ser más notorios de lo que son en Además, la mucosa que recubre el techo de la boca la parótida o las submaxilares. tiene que estar fijada firmemente a dicha zona resistente, para que no la desalojen los potentes moviControl de la secreción salival mientos de la lengua, y su epitelio debe soportar el desgaste.Talescondicionessoncumplidasporla La secreciónsalivalgeneralmente es controlada presencia deun techoóseo sobre la lengua,recupor reflejos. En resumen, l a s fibras eferentes (secrebierto en su superficie interior por una mucosa, cuya torias) que llegan a las glándulas salivales provienen lámina propia se continúa con el periostio del huedelasramas cranealeseferentesdelsistema para- so, ycuyo epitelioesdeltipoestratificado plano simpático, y también de las ramas torácicas del sis- queratinizado. Todo ello constituye el paladar duro temasimpático. Existen muchasvíaseferentesque (fig. 21-1).
puesta de tipo seroso. En la página 227) se describieron los detalles microscópicos de las unidades secretorias de cada glándula, y en la 139 el mecanismo de secreción de las células que secretan gránulos de cimógeno.Ademásdelascaracterísticascomunes que se observan en una glándula de este tipo, se ha definidoespecialmente por la presencia de muchos conductos intralobulillares importantes (fig. 21-17). También una de las características de tal glándda es la acumulación de células de grasa en los tabiques de tejido conectivo.
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SlSTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO porción del recubrimiento la de bucofaringe. Desde su superficie superior, en sentido descendente, muestra las siguientes capas (fig. 21-18): 1 ) epitelio planoestratificado o cilíndrico,seudoestratificado, ciliado: 2) una lámina propia que contiene escasas glándulas,y q i e cercadel paladarduroasume la forma de una fuerte aponeurosis; 3 ) una capa muscular (en sentido posterior); 4) una gruesa lámina propia que contiene muchas glándulas, y 5) epitelio estratificado plano no queratinizado.
Mucosa nasofaringea
FARINGE
Glándulas
Fig. 21-18. Esquema conmuy escasa arnpiificaci6n, del paladar blando. (Con permisodeAddison, W. H. F. (ed.): Piersol's NormalHistology, ed. 15. Philadelphia, J . B. Lippincott. 1932.)
Hacia los lados la mucosa no estáadherida de manerauniforme al techo óseo, y estáunidaa éI por hacesfuertes de tejido conectivo. Entreestos dos planos se encuentran células adiposas, en sentido anterior, y glándulas en la zona posterior. En la línea media existe un borde de hueso al cual el epitelio está unido por medio de una finísima lámina propia y que recibe el nombre de rufe rcntrul. Las arrugas con centros de tejido conectivo irradian desde este punto hacia los lados, y son más importantes en los comienzos de la vida, que en el adulto. PALADAR BLANDO
El paladar blando es continuación del duro, está situado atrás (fig. 21-11 y su'; fun<-iones5on Jifcrentes delasdeesteúltirno. NI>iienc: quv >uportar el potente impulso de la lengua ni debe ser lo suficientemente móvil para que en el acto de la deglución sea llevado hacia arriba, y de este modo, obture la nasofaringeparaevitarque el alimento pase a las vías respiratorias. Para este fin se necesita que contengafibrasmusculares;quetambiénseabastante resistente y que contenga tejido conectivo dispuesto en la forma que se observa en una aponeurosis. El paladar blando sobresale hacia atrás ep la faringe, desde el paladar duro (fig. 21-1), y en consecuencia, la membrana mucosa en su superficie superior forma parte del recubrimiento de la nasofaringe, y la mucosa de su superficie inferior comprende una
La faringe es una cámara de forma irregularmente cónica, sirve de conducto al aparato respiratorio y al digestivo. Al respirar un sujeto por la nariz, conduce aire entre las cavidades nasales y la faringe, y también a las trompas faringotimpánicas (fig. 23-1). Tambiénconducealimentodesde la bocahasta el esófago,con el cualsecontinúa su vértice(fig. 21-1). Sin embargo, dado que la faringe esun conductocomúnparaambosaparatos,permitea la persona que sufre obstrucción de vías nasales, respirar por la boca, o sila boca está inmobilizada por razonesquirúrgicas,recibiralimentopormediode una sonda, a través de las vías nasales. La faringe se divide en tres partes. La vzusofuriyzg e , está porarriba del paladarblando,recubierta por epitelio cilíndrico seudoestratificado ciliado, igualque el de las cavidadesnasales(fig.21-1). El límite posterior de la boca es indicado por los arcos glosopalatinos, y 1, parte de la faringe por atrás de ellos constituye la burofuritlge (fig. 21-1). La laringofaringe es la continuación de la bucofaringe desde un punto por debajo al hueso hioides, hasta el esófago (fig. 21-1). Tanto la porción bucal como la laríngea de la faringe están recubiertos de epitelio plano estratificado no queratinizado,como lo está la cavidad bucal. El c,pitelic> está situadosobreunacapade tejido conectivc, bastante densa quecontienemuchas fibras elásticas y colágenas. A un lado de esta capa, más allá del epitelio, suele haber una importante capa de fibras elásticas. Por fuera de ésta, a su vez, se observan músculos estriados, que son los músculos linguales y constrictores de la faringe. En plano profundo' al epiteliodealgunas partes de la faringeaparecenglándulas,particularmente cerca de los orificios de las trompas faringotimpánicas. En algunos casos las glándulas llegan hasta la capa muscular. Una pequeña prominencia en la línea media de la nasofaringe indica el sitio de la amigdala furingeu tiniru (llamada a veces udcnoides, en especial .cuando sufrehipertrofia)quecomprende
APARATC DIGESTIVO
un grupo de nódulos linfáticos separados por tejido linfático laxo debajo del epitelio cilíndrico seudoestratificado de la nasofaringe. AMIGDALASPALATINAS Hasta este punto hemos mencionado las dos amígdalas linguales en la base de la lengua, y la amígdala faringea en la nasofaringe. De mayorimportancia son las dos amígdalas palatinas. Estas masas ovoides de tejido linfático engruesan la lámina propia de la mucosa que va entre los arcos o pilares glosopalatino y faringopalatino. Su epitelio es plano, estratificado no queratinizado, y penetra en el tejido linfático subyacente para formar 10 a 20 criptas primarias encadaamígdalapalatina(fig. 21-19). El epitelio planoestratificadoquerecubre las criptas primarias puede penetrar en el tejido linfático vecino para formar criptas secundarias. Uno u otro tipo de
Nódulo linfático con centro gerrninativo
dentro conectivo Detritos Tejido
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criptaspuedenpenetrardemaneraprofundahasta llegar a los límites externos de la amígdala. La mayor parte del tejido linfático de la amígdala está por debajo del epitelio, y se extiende a los lados de las criptas.Comprendenódulos linfáticos con centrosgerminativos o sinellos,quepuedenestar tan cercanos que se fusionen, o separados por tejido linfático más laxo. Además de los linfocitos pequeños suele haber muchos plasmacitos en dicho tejido. El tejido amigdalino está situado estratégicamente cerca del orificio de entrada del tubo digestivo y del árbolrespiratorio,paraconstituirunaespeciede centinela en guardia respecto a la presencia de agentes infecciosos, contra los cuales se sintetizan anticuerpos con la mayor rapidez posible. Sin embargo, ésta es unatareadifícil,y los agentes infecciosos pueden abatir al centinela y establecerse allí y convertirse en focos de infección, de tal forma que sea necesario extirparlas (umigdalectomia)
,
Crlpta primaria
cripta de una
Fig. 21-19. Microfotografíacon m u y poca amplificacióndeunaamígdala
palatinaseccionada
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
MEMBRANA MUCOSA Está formada por tres planos: un epitelio, una lúmina propia de sostén, y una doble capa de músculo liso por lo regular fina, que es la muscular de la mucosa (fig.21-21). Epitelio. El tipode epitelio varía con la función de la zona del tubo digestivo que recubre. En algunos sitios es ante todo de protección, como el caso del epitelioestratificadoplano del esófagoy del ano; en otros es principalmente secretorio, como en la mucosa del estómago, y en otros más, es de absorción, como el epitelio cilíndrico del intestino delgado y grueso. Además del epitelio secretorio que recubre el estómago, en la cubierta epitelial pueden estar dispersas células secretorias individuales, como en el caso de las células caliciformes secretoras de moco en el intestino. También hay glándulas bien definidas que llegan hasta la submucosa, como en el esófago y el duodeno.Porúltimo, p.ueden estarfuera del conductogastrointestinal,glándulasque se originaron del recubrimiento de dicho aparato; a esta clase pertenecen glándulas como las salivales, el hígado y el Los llnfocitos Invaden et epitelio de la cripta páncreas(fig. 21-21, esquinasuperiorizquierda). Sin embargo,dadoque ellas surgieron del epiteFig. 21-20. Microfotografía de gran amplificación de una lio del aparatodigestivo,vacían su secreción por amígdala palatina, en que se advierten los linfocitos que emigran medio de conductos, que indican sus respectivos siatravés del epitelio de la cripta. tios de origen. Lámina propia. Está formada por tejido conectivo de tipo laxo, con tendencia a formar nódulos linfáticos. Muchos linfocitos pequeños formados en la amígLas funciones de la lámina propia son múltiples. dala salen de ella al emigrar a través del epitelio de las criptas (fig. 21-20), y de esta manera, pueden in- Para sostener el epitelio y unirlo a la muscular de la filtrar esta membrana, de modo que sea difícil defi- mucosa, contiene fibras colágenas, reticulares y en nir su borde profundo. Los linfocitos que pasan a la algunos sitios, elásticas. El tejido linfático tan caracfaringe se degeneran en la saliva y reciben el nom- terístico de esta capa, no está encapsulado, y de este modo, es típico del que suele estar debajo de las subre de corptisculos salivales. perficies epiteliales húmedas.Otrotipocomúnde Las amígdalas palatinas tienen algunas glándulas, pero sus conductos desembocan a un lado de ellas y célula es la plasmática. Los linfocitos y las células plasmáticas constituyen otra línea de defensa contra no en las criptas; por esta razón, las criptas no son eliminadas ni "limpiadas" como ocurre con la amíg- bacterias o substancias antigénicas que penetran en Una dala lingual, y se acumulan restos en ellas que las los tejidos a través de la membrana epitelial. vez que ha entrado un antígeno, las células plasmápredisponen a la infección. ticas producenunainmunoglobulinallamada IgA para combatirlo, misma que se conoce como inmuPLAN GENERAL DEL CONDUCTO noglobulina secretoria, porque tiene la capacidad de GASTROINTESTINAL penetrar en las células epiteliales y ser secretada por La pared del tubo gastrointestinal comprende cua- ellas en la luz de un órgano, sitio en el cual neutralitrocapasfundamentales (véasefig. 21-21, esquina zará el antígeno si reaparece en el tubo digestivo. La lámina propia lleva consigo capilares sanguíinferior derecha): la membrana mucosa, la submucosa, la muscular externa y la serosa. Describiremos neos y linfáticos hasta un punto cercano a la superla relación que guarda la estructura con la función ficie epitelial, particularmente en las vellosidades digitiformes que sobresalen en el interior del intestino de estas cuatro capas.
APARATO DIGESTIVO
-Mesenterio
Fig. 21-21. Plan generaldel gastrointestinal.
747 tubo
1 : k
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ma central de submucosa en u n pliegue longitudinal
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31ándulaen la mucosa (cripta de Lie1berk 107)
Vellosidades \ I
Nódulos o ganglios linfáticos
Epitelio
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- \ ' * ' Ii.
..
Lámina,propia
Muscular de la mucosa
i
L _
delgado (fig. 21-21). En consecuencia, los productos de la digestión de carbohidratos, proteínas y grasas no tienenquedifundiratravés de grandes distancias por medio del líquido tisular de la lámina propia, para penetrar en uno u otro tipo de capilar. Muscular de la mucosa. Es la tercera y más externa capa de la mucosa, y suele comprender dos planos finosdemúsculoliso, juntoconcantidadesvaria-
de la mucosa
Serosa
bles de tejido elástico. En el plano interno, las fibras musculares están dispuestas en forma circular y en el externo,demaneralongitudinal(fig.21-21). La muscularde la mucosaprobablementepermite el desplazamientolocalizadode la mucosa. El mayor tono local de las fibras circulares haría que la mucosa quedara dispuesta en pliegues transversos (circulares).
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SlSTEhlAS Y APARATOS DEL CUERPO
La muscularde la mucosaenvíapequenoshaces defibras lisas,al epitelio. En el intestinodelgado, en el cual la mucosa forma vellosidades (fig. 21-21), un haz defibras lisas desde la musculaturade la mucosa llegaal extremodecadavellosidad,en PI cualtermina en la membrana basaldesuepitelio. Taleshacescontienen las células demúsculo liso más largas del cuerpo. En el intestino grueso, en el que la superficie libre es bastante aplanada, los haces terminanen la membrana basal de las células epiteliales de dicha superficie. Submucosa. Esta capaconecta la mucosacon l a muscular externa; está formada por tejido conectivv laxo e incluye plexos de vasos de mayor calibre (fig. 21-21). Las fibras elásticas de los plexos le imparten una característica elástica a dicha capa en su totalidad, misma que es reforzada, particularmente en l . : ~ zonasuperiordelaparatogastrointestinal,por un númeroimportantedefibras elásticas distribuidas en su espesor. La elasticidad de la submucosa le permite ser el centrode los pliegues de mucosa,que surgen en diversas partes del aparato digestivo (fig. 21-21, n7itad superior). En la submucosa aparece un plexo de tibras nerviosas con algunas células ganglionares, que ha recibido el nombre de plexo de Mcissrler o submucoso (fig. 21-21, mitad irzferior izquierda). Las fibras son, ensumayorparte, amielínicas,y casi todasprovienen del plexo mesentérico superior (un plexo prevertebral), y de este modo, son fibras posganglionaresde la división simphtica delsistema autónomo. Las escasascélulasganglionares en el plexo submucoso son células terminales de la división p a rasimpcitica; las fibraspreganglionaresque estable-. cen sinapsis,provienen del nervioneumogástrico (eferente craneal). Muscularexterna. Esta capa consiste,en forma característica,endosplanosbastantenítidosde músculo liso. La capa interna tiene fibras circulares y es un poco más gruesa que la externa, que tiene f i braslongitudinales(fig.21-21). Sin embargo, es probablequeestascapasnoseanrealmentetrans.versas o longitudinales, y que sus fibras sigan un trayecto más bien espiral. AI identificar las fibras en lascapasinterna yexternaseccionadasen forma transversal o longitudinal, el estudiante podrá señalar si está ante un corte transversal o longitudinal de cualquier zona del aparato digestivo. Por consiguiente, si en un corte dado las fibras de la capa interna están seccionadas transversalmente y las de la capa externa longitudinalmente, el corte sería longitudinal. Funciones. La muscularexterna es el mecanismo principalparaimpulsar el contenidoalimentario
desde la faringehasta el ano. El funcionamiento preciso de dicha capa es, sin duda, un factor indispensablepara la saludy el bienestar. Los diverso? tiposdeacciones que ejecutay su regulaciónson complicados, de-tal forma que shlo haremos un comentario introductorio. 1 ) El músculo liso de la muscular externa constituye una vaina que rodea todas las vías digestivas. Conviene recordar que dicho músculo está adaptad o paraconservargrados diferentes detono(contracción sostenida). El tonode la muscularexterna es de importancia fundamenta1 para regular el calibre global de la luz del intestino. 2 ) El músculo liso posee la propiedad inherente de mostrar contracciones espontáneas y rítmicas. En el capítulo 18 se explicó la forma en que son conducidos los impulsos entre células musculares lisas mediante uniones de tjpo hendidura. 3) De la muscularexternadependen los nlot'imientos peristhltiros, que son los que impulsan tundamentalmentealalimento en su reccjrrido por el intestino. Son ondas de constricción en sentido descendente, que impulsan el contenido intestinal hacia adelante,estoes,ensentidoanterógrado. Existen dos tipos: movimientos suaves y movimientos vigorosos, llamados gralldes ondas peristhlticas. Para que las contraccionesperistálticasen ondas recorran todo el intestino, necesitan ser coordinadas por un plexo de fibras nerviosas (junto con numerosos ganglios), que están principalmente entre las capas circular y longitudinal de músculo en la muscular externa, plexo que ha sido llamado de Auerhuch o mientérico (fig. 21-21, mitadi~feriorizquierda). Contiene fibras preganglionares de la división parasimphtica del sistema nervioso autónomo, cuyas fibras (excepto en la parte distal del intestino grueso) derivan del nervio neumogástrico, y por consiguiente, del parasimpático craneal. Estas fibras establecen sinapsis con las células de los ganglios terminales en el plexo, las que, de este modo, son células parasimpáticas posganglionares. Las fibras posganglionares emitidas por tales células terminan en su mayor parte enlascélulasmusculares que estimulan. Las fibras posganglionares de la división simphtica del sistema autónomo, que en su mayor parte surgen de las+célulasganglionares de ganglios prevertebrales,también contribuyen a formar el plexo deAuerbach, aunque no tienen relevos en tal sitio, sino que directamente llegan a las célulasmusculares.Muchose hadebatido si existen fibras aferentesen el plexo mientérico. Las acciones reflejas al parecer ocurren en el intestino, pero hay pocas pruebas anatómicas que indiquen la participación de neuronas aferentes. Es probablequeen esta situaciónparticipealgún
APARA JO DlCESTiVO
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factor similar al de un reflejo axónico (conviene re- das. En todos los casos las capas profundas en que ocurre la mitosis están integradas por pequeñas Cépasar sus características en fisiología). Los impulsos que cursan por el nervio neumogás- lulas fuertemente basófilas. Conforme son desplazadas hacia la luz esofágicapierden sucapacidadde trico(divisiónparasimpática)tiendenaintensiiicar el tono y el movimiento peristáltico de la muscular dividirse, lo cual se acompaña de pérdida de la bala aparicióndetonofilanienexterna; los que viajan por las fibras simpáticas des- sofiliacitoplásmicay de losgangliosprevertebrales,tiendenainhibir el tos, junto con el agrandamiento global de las células. La diferenciacióndelascélulasa la postre va tonoy losmovimientosperistálticos.Granparte seguida de su descamación. de las disfunciones gastrointestinales al parecer deLas células producidas en la división mitótica en penden de alteracionesemocionalesqueafectan la la capa profunda pueden seguir dos caminos. Aigufunción del músculo liso en el intestino, y por esta allí para dividirse una vez más; razón, muchas personas frustradas además de la in- naspermanecen felicidad denoobtener lo queanhelan, padecen otras se diferencian para que finalmente se desprentambién problemas gastrointestinales por su pertur- dande la superficieesofágica.Marques-Pereiray Leblond demostraron que es únicamente cuestión de bación emocional sostenida. azar si la célula se divide de nuevo o se diferencia. Serosa o adventicia. Constituye la cuarta capa y Glándulas. En la submucosa están dispersas sólo más externa de la pared del tubo alimentario, y es de cuantas glándulas mucosas que reciben el tipo seroso; consiste en tejido conectivo laxo cubier- unas nombrede g l h z d d a s esofúgicas (fig.21-22). Tamto por una sola capa de células mesoteliales planas, la lámina razón por la cual ha recibido el nombre de serosu. bién se observanalgunasglándulasen En partes del aparato digestivo unidas a tejidos ad- propia, cerca del estómago, y dado que se semejan a las glándulas de la porción cardiaca de tal víscera, yacentes, el tejido conectivolaxonoestácubierto han recibido el nombre de gldrldlhs rurcliurus. por células mesoteliales, sino que se fusiona con el Muscular externa. El músculo de la faringe es estejido conectivo de las estructuras vecinas, y en este triado, y se continúa hacia abajo en la parte supecaso se llama adverlticiu. la musctllar Las capas demesenterio (fig. 21-21, zorlu supe- rior del esófago, en donde constituye a rior) están cubiertas en ambos lados por mesotelio y externa. En el tercio medio de este tubo aparecen fitienen un centro de tejido conectivo laxo que cbntiene bras lisas en la muscularexterna,ycomienzana célulasadiposasendiversacantidadjuntocon los ocupar el sitio del músculo estriado; en el tercio invasossanguíneos,linfáticosynerviosquepor é1 ferior el músculo liso es el que forma por lo regular toda la estructura. El corte de la figura 21-22 fue hecursan hasta el intestino. cho en el tercio medio, y por esto, muestra músculo de ambos tipos en la muscular externa: liso en el ESOFAGO interior y estriado en la capa longitudinal externa. El esdfago es un tubo casi recto que va de la faEl músculo estriado de la faringe y zona superior ringeal estómago (fig. 21-1). Su pared contiene las del esófago es unaexcepcióna la regla general de cuatro capas básicas descritas en el plan general his- que el músculoestriado es voluntario. El músculo tológicodel aparatogastrointestinal. Las variacio- de la muscular externa del esófago recibe principalnes queobservamosen ellas estánadaptadasa la mentefibrasparasimpáticasde los neumogástricos función especial que ejecutan. y, en consecuencia, la deglución es, en parte, un acto Epitelio y su renovación. El esófago, para proteinvoluntario, un reflejo puesto en marcha por la esgerse del material áspero que a menudo es degluti- timulación de las terminaciones aferentes distrido, estárecubierto de epitelioestratificado plarzo. buidas principalmente en la pared posterior de la faEn el ser humano y los primates tal epitelio no está ringe. Los músculos estriados de la boca están bajo queratinizado (figs. 21-22 y 21-23), pero en animales control voluntario, y por esta razón, puede iniciarse que degluten material áspero, existe el tipo queratila deglución, pero la continuación de este fenómeno nizado. desde la faringe hacia zonas inferiores es involuntaEl epitelio estratificado plano del esófago necesita ria, y depende de un reflejo de tipo autónomo. ser renovado continuamente. En las capas más proEn el ser humano la muscular externa del esófago fundas se observan mitosis, en tanto que las células no tiene el grosor suficiente en su punto de entrada superficiales se descarnan para pasar a la luz. En e] en el estómago(cardias),para justificar el nombre esófago de las ratas solamente hay mitosis en las ca- de esfínter. pas basales, pero en otras especies, pueden mostrar Adventicia. El esófago no está cubierto por pclrimitosis células de las dos o tres capas más profuntoneo, y tiene más bien una adventicia y no una se-
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
Fig. 21-22. Microfotografíaconpocaamplificación ( X 70) de unapartede la pared del tercio medio del esófagode un mono. La membranamucosaestárecubierta por epitelio estratificado plano no queratinizado (ep); está sobre una lámina propia entre ella y la muscular de la mucosa, cuya posición está indicada por las letrasmm. En la submucosa (su) se observanglándulasmucosas esofágicas (mg),entre las cuales seadvierte un conductoen la esquina superior derecha. La capa circular más interna de la muscular externa de la zona inferior comprende músculo liso (sm); la capa longitudinal más externa está compuesta de músculo estriado (st). (Por cortesía de C. P. Leblond.1
rosa;consisteentejidoconectivolaxo el esófago a las estructuras vecinas.
secretada en l a forma de su precursor pepsinógetzo. En un medio ácido forma pepsina y comienza a digerir las proteínas. Las otras dos enzimas son la r e ~ nina que cuaja l a leche y l a Iipusa que desdobla las grasas, aunque esta última acción no es muy importante en el estómago. E1 ácidoclorhídricode l a secreciónestomacal aparece en concentración suficiente para destruir las célulasvivaspresentes en alimentos crudos (frutas, ostiones y otros), pero no destruye las células que recubren el estómago, excepto en algunas situaciones patológicas como tensiónexcesiva, que puedeocasionar úlceras. Obviamente, debe haber siempre mecanismos de protección para evitar tal eventualidad. Sepiensa que el recubrimiento democosecretado principalmente por las células epiteliales de l a superficie, es el encargado de l a protecci6n. De este modo, se produce moco para formar una serie de capas precisas y si una sufre lesión, l a siguiente se ocupari de proteger, y asísucesivamente.Porúltimo, cc'lmo describiremossomeramente,otraacciónprotectora depende de que las células epiteliales que recuhren el estómagosonsubstituidascada tres días, poco más o menos. El estómagoactúacomo un aparato mezclador eficaz,Por SUS movimientos musculares. Col1 la participación de las enzimas, 10s movimientosde mezcladodelavísceratransformansucontenido, diluido con jugo gástrico, en una substancia serniliquida y uniforme que es e] qtlimo, E]
que conecta
ESTOMAGO El estómago es una parte muy ensanchada del tu-
bo alimentario que está entre el esófago y el intestin o delgado(fig. 21-1). Actúa comoundepósito, función facilitada por la elasticidad de sus paredes que pueden estirarse hasta acomodar en su interior 1 a 1.5 litros de alimentos o líquido; tal volumen es retenido en la cámara gástrica por el esfínter pilbrico, perfectamente desarrollado, situado en su zona de El estómagointerviene en la digestión por la acción del jugo gástricosecretado por las glandulares de su Dicho jug0 'Ontiene tres enzimas, así como ácid0 clorhídrico Y moco; de las tresenzimas, la pepsina esla másimportantey es
Fig. 21-23. Microfotografía con gran amplificación del recubrimiento del esófago, en que se advierte su epitelio estratificado plano no queratinizado, y el tejido conectivo de la lámina propia subyacente. Papilas de lámina propia penetran en el epitelio y tienen la formadezonasclaras(centro) en el sitioenquepenetran,siguiendounaangulación
APARATO DlGESTIVO
también interviene en la producción del factor necesarioparalaabsorción de lavitamina BIZ, y en cierta manera, esun órgano de absorción limitada, aunque su función al respectoincluyemásbien agua,sales,alcohol y algunos fármacos. Característicasanatómicas. En la figura 21-24se señalanlaforma del estómago y las partes que lo componen. Desdeel punto de vista anatómico, el fondo es lazonaqueestáporarriba deunalínea horizontal que se trace a través del extremo inferior del esófago. Los dosterciosrestantes del órgano se han llamado cuerpo. La zona distal del órgano comprende el antropilórico, el conducto pilórico y el píloro. Juntas, estas tres zonas son conocidas en forma globalcomo píloro o regiónpilórica. Desde el punto de vista histológico se describen tres regiones: 1) la región del cardias, que rodea ese orificio; 2) el cuerpo o región fúndica, queincluyeel cuerpo y fondo anatómicos, y 3) la región pilórica que comprendeel antro, el conducto y el píloro. Si se abre un estómagovacío y contraído, su membranamucosamuestra pliegues radiales,muchos delos cuales están dispersosen sentido longitudinal, y que reciben el nombre de arrugas. Su núcleocentralconsiste en submucosa(fig. 21-25, zonasuperior). Sinembargo,cuando el estómago está lleno, las arrugasprácticamentedesaparecen y se aplanan.
Escotadura del cardias
\
Orificio del
\""""_
\
cardias-" Incisura
Conductopilórico
Antro pilórico
Fig. 21-24. Partes del est6mago. (Según Grant, J. C. B.: A Method of Anatomy, 4 ed.Baltimore, Williams & Wilkins, 1948.)
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CARACTERISTICAS MICROSCOPICAS GENERALES Lapareddel estómago está formada por las cuatro capas que hemos descrito. La membrana mucosa esrelativamente gruesa y contieneinnumerables glándulas tubularessimples quedescribiremosadelante. En algunossitioslamusculardelamucosa tiene tres capas en vez de las dos descritas en el plan general. Loshaces finos de fibras musculareslisas que van de la muscular de la mucosa a la superficie, pasanentre las glándulas. No hay glándulasenla submucosa,excepto en lazonapilórica,juntoal duodeno. La muscularexternatambiénconsiste en tres capas y no en dos. Las fibras de la capa más internaestán dispuestasen sentidooblicuo; lasdela capa media en sentido circular, y lasdela externa, en sentido longitudinal. En la superficie exterior del estómago suele haber más serosa. Criptas y glándulas de lamucosa. El examende lastresregiones histológicas dela mucosagástrica con microscopio electrónico de barrido, nos revelará queestánllenasdeminúsculos orificiosatravés de los cuales sale el jugo gástrico cuando el estómago está enfasede secreción activa, y quehan sido llamados criptas o foveolasgástricas. Las criptas descienden a la mucosa hasta continuarse con el extremosuperior de lasglándulasgástricas queen ellas desembocan. Cada cripta recibe la secreción de dos o tres glándulas,hastaalcanzar el interior del estómago. Las criptas tienen aspectobastanteuniforme en todo el estómago, aunque su longitud o altura es diferente; cada una está recubierta de células epiteliales secretoras de moco, semejantesalas que recubrentodala superficiedel estómago.Porotra parte, las glándulas gástricas difieren en las regiones cardiaca, fúndica y pilórica, de talforma que reciben los nombres correspondientes a tales zonas (cardias,fúndicas y pilóricas). La láminapropia que ocupa el espacioangosto entre glándulas vecinas, contiene fibras musculares, vasossanguíneos,linfáticos y loscomponentes corrientes del tejidoconectivo. Epitelio superficial(que llega hastaloslados de lascriptaspararecubrirlas). El epiteliosuperficial del estómago está compuesto únicamente de un tipo de célula: la cilíndrica mucosa, igualen toda la SUperficie, en tantoque en losintestinosdelgado y grueso,las células caliciformesalternancon las células cilíndricasencargadas dela absorción,pero que no producen moco. El citoplasma apical de estas células superficiales está lleno de vesículas secretorias que contienen moco y si se lesionan las capas
Criptas pliegue,
Células
del Centro submucosa superficiales compuesto de epiteliales
I
Células principales
Muscular de la mucosa
I
/ Célula parietal
Fig. 21-25. Microfotografías del cueren que se PO del estómago de un gato, sus pliegues, advierte la estructurade criptas y glándulas fúndicas.
A P A R A T O DIGESTIVO
de moco y células subyacentes, como ocurriría con algunos tipos de alimentos y bebidas (en particular licores muy fuertes), algunas de las células epiteliales superficiales se desprenden y pasan a laluz del
Fig. 21-26. Esquema de una cripta y glándula f6ndicas en el estómago de mono, teñidas con ácido peryódico de Schiff y hema. t o x i h a . (Por cortesía de C . P. Leblond.)
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estómago. El númerode células superficiales debprendidas es repuestopor la migraciónde nuevas células que nacen en la región ístmica de las d á n d u las gástricas, como describiremosmás adelante. En caso de que el estómago sufra una lesion más extensa, como operaciones quirúrgicas, el epitelio superficial cicatriza rápidamente talvez por la participación de nuevas células. Glándulas dela regióndel cardias. En la región querodea el orificioen que desemboca el esófago en el estómago, las glándulas en la parte inferior de las criptas,sonpequeñas ycompuestasde células mucosas, con un citoplasma pálido que sugiere poca actividad secretoria. En algunos sitios, células parietales escasas, que describiremos más adelante, están dispersas entre las células glandulares. Glándulas delaregión fúndica. Las glándulas de estaregión se encargandeproducirprácticamente todas las enzimasyácidoclorhídricoquesecreta el estómago: también producen algo de moco. En el cuerpo del estómago, las criptas ímicamentepenetran una cuarta o tercera parte del espesor de la mucosa (fig. 21-25, csquitra illferior izquicrdu). De este modo, las glándulas que van del fondo de las criptas a la muscular de la mucosa tienen una longitud dos o tres veces mayorque la profundidadde las criptas. Las glándulas en esta zona son bastante rectas,excepto enun punto cercano a la muscular de la mucosa, en el cual pueden presentar curvaturas o acodaduras(fig.21-26). Según Stevens y Leblond, se puede dividir en tres segmentos a las glándulas; la zona más profunda es la base (fig. 21-26); la zona media es el CIIEIIO y la zona superior, el istmo (fig. 21-26). Esta última zona se continúa con la cripta. Debemos sañalar que las criptas no son en realidad parte de las glándulas, sin o simplemente son orificios o depresiones que van desdelasuperficieal interior, yestánrecubiertas por células epiteliales superficiales. En cadacripta desembocan varias glándulas. El jugo gástrico es secretado por las glándulas que contienen cuatro tiposfundamentalesdecélulas de secreción, demostradas por los cortes teñidos con el método de ácido pery6dico de Schiff, y teñidas en forma diferencial con hematoxilina. El istmo contiene dos tipos de células, las epiteliales superficialesylas parietales. Las primeras,que estána los lados d e las criptas, poseen gran cantidad de moco en su zona apical (representado en negro en la fig. 21-26). En la profundidad de las criptas aminora considerablemente el contenido de moco en la región apical de las células (fig. 21-26), Y en el istmo estas Células contienen sólo unas cuantas vesículas apicales de moco. Entre las células epiteliales
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
superficiales del istmo están dispersas grandes célulasparictales quetienencitoplasmarelativamente pálido y claro cuando son teñidas con el método del ácidoperyódico de Schiff yconhematoxilina. En preparaciones corrientes teñidas con hematoxilina y eosina, el citoplasmadeestas células es decolor rosa. Las células parietales que se observan en un cortevarían en su forma desderedondeadashasta triangulares (figs. 21-25, 21-26). s u núcleo es esférico yporlo regular central,y describiremosenestos párrafos su estructura microscópica y sus funciones. El cuello de una glándula gástrica está compuesto de células mucosas del cuello, intercaladas con células parietales (fig.21-26). En la tinciónconácido peryódico de Schiff el citoplasma de las células mucosas del cuello, está lleno de un moco de color rosa (color obscuro en la fig. 21-26), y aspecto vacuolado, peroestacaracterística no se apreciaen los cortes teñidosconhematoxilinayeosina. El núcleosuele estar comprimido contra la base de la célula y a menudo tiene una forma bastante triangular. La base deunaglándulagástricacontiene en su mayorparte células"principales" o de cimógeno. Talescélulasposeencúmulosdematerialbasófilo en su citoplasma, cerca de su base (fig. 21-26). El citoplasma entre el núcleoy la superficielibre tiene aspectogranuloso,siestáfijadoadecuadamente. Entrelascélulascimógenasestándispersas células parietales. No es difícil observar una célula parietal triangulardispuestade tal forma,queuna de sus tres caras esté sobre la membrana basal de la glándula, y las otras dos limiten con las bases de células principales vecinas. La secreción de dicha célula parietaldebepasarentre las dos células principales que casi la cubren, hasta llegara la luz. Con fijación adecuada, en su citoplasma pueden observarse finísimos conductillos secretorios (que describiremos más adelante) y que desembocan en el lado de la célula más cerca a la luz de la glándula. Las células cimógenas o principales producen las enzimas de la secreción gástrica, y las parietales, el ácid0 clorhídrico. Las otras células producen únicamente moco. Ultraestructura de las células de las glándulas de la región fúndica Células parietales. Con el microscopio electrónico la célula parietal se caracteriza por tener un finísimo conductillo ramificado que se extiende hasta su vértice, sitio en el cual expulsa su secreción a la luz de unaglándulagástrica(fig. 21-27).Ademásde los conductillosintracelulares,puedehaber otros entre las células parietales vecinas. Un signo sobresaliente
de los conductillos intracelulares son las innurnerables microvellosidades que sobresalen en su interior (fig.21-27).Tambiénhayinvaginacionesdígitiformes entre las bases de las microvellosidades. Algunos expertos piensan que es posible que tales invaginaciones se inviertan para transformarse en microvellosidades y viceversa, y que este fenómeno guarde relación con la secreción de ácido. Los conductillos intracelulares ocupan mucho espacio en una céluld parietal, y sobresalen y comprimen el citoplasma de tal forma que este último está "materialmente relleno"demitocondrias. Existen unoscuantosribosomas,poco retículoendoplásmicorugoso y nohay gránulos de secreción. También puede identificarse un pequeño aparato de Golgi. El empleo de indicadores en cortes adecuados señala que el citoplasma de una célula parietal en su totalidad tiene pHnormal. Sin embargo, los conductillos tienen pHextraordinariamenteácido. La enzimaanhidrasacarbónicaabunda en lascélulas parietales, y de ella puede depender la catálisis para la formación de ácido carbónico. Una de las teorías señalaquelosiones de hidrógenodedichoácido carbónico son transportados por un mecanismo activo a través de las membranas que recubren las invaginaciones digitiformes y cubren las microvellosidades, sitio en el cual se combina con los iones de cloruro. Además de la producción de ácido clorhídrico, se piensa que las células parietales secretan el llamado factorintrínseco necesario para que se absorba la vitamina BIZ en el intestino delgado. Célulasprincipales o cimógenas. Estas células se caracterizan por su abundancia de cisternas de retículo endoplásmico rugoso, y vesículas secretorias (fig. 21-28). En el capítulo 5 se describió en detalle el mecanismo por el cual el retículo endoplásmico rugoso participaen la formacióndeproteínassecretorias, como las precursoras de las enzimas elaboradas por tales células. Células mucosas del cuello y epiteliales de la superficie. Ambos tipos celulares muestran innumerables gotitas de moco, en particular cerca del vértice de la célulaatravés del cualexpulsasusecreción. En los capítulos 5 y 7 señalamos los detalles de las células secretoras de moco. Tipos celulares menos comunes. Desde hace mucho se sabe que el citoplasma de algunas células del epiteliogástrico y del intestinalcontienegránulos capaces de reducir el nitrato de plata, y por esta razónrecibieron el nombre de argentafines; también se les llama enteroaromafines, porquesonteñidas intensamente también por los bicromatos. Algunas células un poco diferentes reducen el nitrato de plata
APARATO DIGESTIVO
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Fig. 21-27. Micrografíaelectrónica ( X 9 500) de una célula parietal de la glándula gástrica de un los conmurciélago.Obsérvense ductillosintracelulares en forma innumerables de C, llenos de rnicrovellosidades largas, y también las rnicrovellosidades que sobresalende la superficiede la célula. Las estructuras obscuras redondeadas en el citoplasma son rnitocondrias. Las otras células que recubren el interior de la glándulaqueseadviertenen la esquina superior derecha son células mucosas del cuello, que se caracterizan por poseer glóbulos de moco en su citoplasmaapical y cortas rnicrovellosidades en dicha superficie. (Por cortesía de S. Ito, R. Winchester, y D. Fawcett.)
únicamenteenpresencia de unagentereductor, y por esta razón, han recibido el nombre de argirófilas. En la actualidad se clasifica a las células argentafines y argirófilas como célulasendocrinas del aparato gastrointestinal.Poranalogíacon los elementosendocrinosdelsistemanerviosollamados célulasneuroendocrinas, convendría llamar aéstas enteroendocrinas. En el estómago se observanvarios tipos. Un tipo fuertemente argentafín que es la célula EC produce serotonina, y también, según investigaciones recientes, endorfina, unasubstancia similara la morfinaque fueidentificadaoriginalmente en el cerebro;dichacélula,asemejanzade otras de tipo enteroendocrino, se caracteriza por la presencia de gránulos secretorios densos, en su base (fig. 21-41) queliberan sucontenido en la lámina propia para que pase a la circulación.
Renovación de células en la mucosa gástrica Stevens y Leblond observarondivisionesmitóticas únicamente en las glándulas de las regiones del istmo y del cuello, en los dos tiposde células que contenían moco. El número de células epiteliales superficiales persiste por división de células inmaduras y con la madurez parcial, en el istmo. Las células hijas emigran al interior de las criptas, sitio en que dejan de dividirse y después retornan a la superficie libre, en la cual finalmente desaparecen en la luz. Las células mucosas del cuello se dividen en un 50% de la frecuencia señalada, y su producción es equilibrada por la pérdida en la luz de la glándula. El epitelio superficial del estómago es renovado (cada tres días en la rata), por la intervención de células en el istmo que se dividen y células hijas que se desplazan
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SlSTEItIAS
Y AI’AIZATOS DEL CUERPO
Estructura fina y la reno\,acibn de células de las glándulas de la región pilórica Las tosas y surcos cie la regitin pilOrica son muchomásprofundosque l o s correspondientes al fondo. Todavía más, las glándulas que sc abren en ellos son mucho más cortas que las de la regibn t ú n dica(compárense las figuras 21-25, h n g d ~illferior izqzlierdo, y 21-29). Gracias a dicha diferencia el estudiantepodrádistinguir los cortes del píloro,de los del cuerpo del estómago. Las glándulaspilóricascontienencélulas scc-r-cltorus clc n~oc-osemejantes a las mucosas del cuello, de l a región fúndica. Sin embargo, los glObulos de moco en dichascélulasposeen un centro proteínico (fig. 21-30),y los métodoshistoquímicosindican que contienenpepsinógeno(Zeitoun y col.), y , en
Fig. 21-28. Micrografía electrónica ( X 1 4 000) de parte de una célula principal cimógena de la glándula gástrica de murciélago. En el centro se observa el núcleo; en la esquina supevio)-derecha. grandes vesículas secretorias, y por debajo del cctltro. cisternas de retículo endoplásmicorugosoperfectamentedesarrolladas. Los organelos ovoides o alargados obscuros en l a periferia de l a micrografía (pero que no se observan enla esquina superior derecha) son mitocondrias. (Por cortesía de S. Ito, R . Winchester, y D . Fawcett.)
hacia arriba, siguiendo los lados de las criptas y en la superficie,hasta substituira las que se pierden constantemente por descamacih. Una hipótesis más reciente es que alrededor de la uni6nde las regiones del istmo y delcuello,unas cuantas célulasconsignoscaracterísticos deinmadurez (ribospmas libres en abundancia y escasos organelos, etc.) originaríanno sólo las células epiteliales superficiales y las mucosas del cuello, sino también, con ritmo mucho menor, a otros tipos de células de las glándulas, esto es, las parietales, principales y enteroendocrinas. Sin embargo, la si*tuacibn no es tan precisa en este sitio como en el intestinodelgado,zona en la cualexplicaremos SLI producción celular con mayor detalle.
Fig, 21.29. Microfotografíade poca amplificacibn de la muco. de la pil{>rlca del est&magu del humano, en que se d. servan las crlptas y Ids glindulas pil6rica5.
sornutostutirzu, substanciaque
inhibe la liberación de hormona del crecimiento por parte de las células somatotrbpicas de la adenohipófisis. Otro tipo produce gustrillu, péptido que estimula la secreción del ácido clorhídrico por parte de las células parietales. Las células de gastrina (fig. 21-31) difieren de otras de tipo enteroendocrino porque sus gránulos secretorios están distribuidos en todo el citoplasma en vez de estar acumulados en la base. Por tal característica,algunos investigadorespiensan que las células de gastrina liberan su secreción a la luz y noa l a láminapropia.Tambiénpuedeobservarse en la figura 21-31 que los gránulos son pálidos, en vez de ser "'electrodensos" como en otras células enteroendocrinas. En las glándulas pilóricas del ser humano tambi6n seobservanalgunas células parietales,en especial cerca dei duodeno. Sin embargo, en otros mamíferoslascélulasparietales no suelen ser el componente usual de las glándulas en la región pi16rica, y de este modo, en el ratón se observan las célulasparietalesúnicamenteen l a zonatransicional entre glándulas pilóricas fúndicas. y T a l como ocurrecon las célulascimógenasprincipales, no aparecen en las glándulas pilóricas. El recambio de las células en una rriptu o fosa piIórica es similar al de la zona fúndica, y la vida de las células es de unos tres días. Sin embargo, el recambio en la glhldula no es tan rápido, y la renovaciónde las células de las glándulaspilóricasen los animales es de unas tres semanas. Las células enteroendocrinas se renuevanconritmotodavíamenor. Talcomo se observaen el fondo del estómago, casi todas las criptas y células glandulares se originan de la región del istmo, entre una fosa o cripta y una glándula. De nuevo, hay signos de que las células inmaduras dan origen a las células de criptas y glándulas. A medida que maduran las células de las criptasemigranenformaascendentesiguiendo las paredes de esta estructura hasta alcanzar la superficie, sitio en el cualterminanpordesprenderse. Sin embargo los fenómenos d e la maduración de las células glandulares no son tan conocidos. En el píloro, la capa circular de músculo liso en el Fig. 21-30. Micrografía electrónica deuna célula secretora de planomediode la muscularexternaestáperfectamoco de una glándula pilórica del estómago. Obsérvense los glóbulos de moco (m) la en zona superior el en citoplasma apical de mente Y forma una banda gruesa que la célula. Su contenido esde colorclaro, excepto en la zona rodea el orificio de salida del estómago y que ha recentral obscura quecontienepepsinógeno.Adviértame también cibido el nombrede esfitlfer pil(5ric.o. Haceque la las abundantesmitocondrias y el importante aparato deGolgi submucosa y ]a mucosasobresalganhaciaadentro, (G) entre el núcleo y la superficie apical y el retículo endoplásmico rugoso perfectamente desarrollado, En la esquina superlor de- de tal forma que están dispuestas en un pliegue cirrecha seobservaparte dela luz dela glándula, y en s u interior cular transverso. componente principal de la sobresalenmicrovellosidades. (Por cortesía de C. P. Leblond y E. na central de este pliegue particular es la capa meLee. ) engrosada de dia de la difiere externa; muscular los
consecuencia, su actividad sccretoria hace que se l i bere el precursor de la pepsinajuntocon el moco. Ademásde las c6lulas secretorasdemoco,también se observan en las glándulas pilhricas las & I l l lus oltcrorflrjorri,lus, y con menor trecuencia, en el recubrimiento de las criptas en las cuales vacían su contenido. Dichas células enteroendocrinas incluyen las del tipo EC (tal comu se observa enel fondo), y otrosdos tiposcelulares.Unode los tipossecreta
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO Fig. 21-31. Micrografía electrónica de una célula de gastrina en la glándula pilórica del estómago. Los gránulossecretorios(g) de este tipo de célula enteroendocrina contienen gastrina, y tienen aspectopálido. En la zona media derecha se observan algunas cisternas de retículo endoplásmico rugoso, y polisomas libres. Parte de la célula cimógena principal con retículoendoplásmicorugosoperfecy amplio, y tamente desarrollado muchas mitocondrias se observan en la zona superior izquierda. (Por cortesíade C . P. Leblond y E. Lee.)
demás pliegues del tubodigestivo enquesuzona central está constituida por submucosa. En el estómago, los movimientos peristálticos comienzan cerca de la zona media y se diseminan hasta el píloro. El esfínter pilórico automáticamente se abre para permitir que el alimentosuficientemente líquido y acidificado pase al intestino delgado, y al mismo tiempo detiene alimento sólido no digerido.
Sln embargo, Carlson demostró que en el hombre existe una secreción más o menos continua de cantidades pequeñas de jugo gástrico (10 a 60 ml por hora), misma que aumenta cuando hayla posibilidaddeingeriralimento o se ingiere en realidad. Enel aumentode la Los de tipo secreción participan varios factores. psíqulco,como señaló Pavlov, intervienendemanera Importante y justifican todos los esfuerzos de la buena gastronomía. Los factores psíquicos operan a través del controlnerviosode la secreclón, por medio delnervio Control de secrecióndejugos gástricos neumogástrico (vago). Algunos alimentos al llegar al estómago tlenen la capacidad de estimular directamente En perros, la superflcle del estómago en reposo está la secreclón, dado que lo hacen incluso si se seccionarecublerta por moco, y el jugo gástrlco sale desde las sen los nervios del estómago Portal razón, si estimuglándulas para inundar la superflcie sólo cuando el an\- lan la secreclón por un mecanismo reflejo desencademal espera recibir un alimento o lo consume realmente. nado en la mucosa del estómago, el reflejo en cuestlón
APARATO DlCESTlVO
sería de tipo local. Por lo expuesto, además de que algunos alimentos estimulan la secreción, esta propiedad la comparten productos de desdoblamiento de muy diversos allmentos, en particular cuando llegan al intestino delgado, sitio en que actúan en la mucosa para hacerque unasubstanciaquecirculaen la corriente sanguínea llegue a las glándulas gástricas. Por tal motivo, se ha dicho que las glándulas gástricas secretan en tres fases: 1) fase encefálica o factores psíquicos, 2) fase gástrica, en la cual el alimento consumido de manera directa o indirecta estimula a la mucosa para desencadenar la secreción y 3) fase intestinal, en la cual los productos de desdoblamiento de la digestión y el propio jugo gástrico llegan a la mucosa intestinal y la activan paraproduciralgunasubstanciaqueporeltorrente sanguíneo circula hasta estimular todavía más las gládulas gástricas.
INTESTINO DELGADO Relación entre estructura general y funciones
El intestinodelgado es untubo de unos seis metros de largo; sus primeros tres decímetros constituyen el duodeno (fig.21-1), el cual,esrelativamente fijo y no está suspendido por un mesenterio. Sigue un trayecto similar al de una herradura alrededorde la cabeza del páncreasparacontinuarse con el yeyuno, que constituye la zona siguiente del intestino delgado (fig. 21-1). La última porción recibe el nombre de íleon (fig. 21-1). El intestino delgado tiene dos funciones principales: 1) completar la digestión de alimentos quele Ilegan desde el estómago, y 2) absorber de manera selectiva los productos de la digestión,ensusvasos sanguíneosylinfáticos. Ta’mbién sintetizaalgunas hormonas. La estructura del intestino delgado está especializada para cumplir funciones de digestióny absorción. Sería másconvenientedescribirlaformaen que su estructura se especializó para la absorción, antes de señalar los mecanismos de especialización para la digestión. Estructuras en relación con la absorción: pliegues, vellosidades y microvellosidades El .intestinodelgado,parallevaracaboeficazmente su función de absorción, necesita una enorme superficie compuesta de células epiteliales encargadas de la absorción. La enorme longitud del intestino delgado contribuye a proporcionar tal superficie, aunque también la superficie de absorción aumenta por otros tres mecanismos, como señalaremos. 1) La membrana mucosa en un punto aproximadamente a 3 cm del píloro, está dispuesta en
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pliegues circulares espirales llamados pliegues circulares o vhlvulas de Kerckring (plicas circulares) (fig. 21-32) que suelen tener forma semilunar y abarcar la mitad o las dos terceras partes de toda la luz. Sin embargo, plieguesaisladospueden cubrirtoda la circunferencia del intestino e incluso formar una espira de dos o tres vueltas; las más altas sobresalen incluso 1 cmen el interior.Suzonacentralestá constituidapor submucosa, y los pliegues no se aplanan cuando el intestino está lleno; en el extremo proximal del intestino delgado los pliegues son grandes y muy cercanos (fig. 21-32). En la zona SUperior del yeyuno tienen menor tamaño y están más separados, y desaparecen en la zona media O extremo inferior del íleon. 2) La superficie de la mucosa que está sobre los pliegues y en la zona que media entre ellos está lleno de prolongaciones pequeñísimas en forma de hoja, lengüeta o dedo, cuya altura es de 0.5 a 1 mm y reciben el nombrede vellosidadesintestinales (fig. 21-33). Son prolongaciones de la mucosa, y por tal razón poseen en su zona central, lámina propia. La muscular de la mucosa y las submucosa no se extienden en el interior de los mismos como lo hacen en el caso de los pliegues circulares. Las vellosidades del duodeno son más anchas que las deotraszonasintestinales,yenestaregión pueden observarse muchos tipos de vellosidades foliadas. En la zona superior del yeyuno las vellosidades, en términos generales,tienen forma de lengüeta ytodavíamásabajo,aspectodigitiforme. Sin embargo, dichas formas varían en personas diferentes. De mayor importancia son la longitud y el área superficial de las vellosidades. En términos generales, la longitud y el área de superficie alcanzan su máximo en el comienzo del intestino delgado, esto es, inmediatamentedespués del píloro,ypocoapoco disminuyenhasta llegar aunmínimoen el íleon, exactamente antes de la unión ileocecal (fig. 21-34). En primerlugarpareceríaque el tamañode las vellosidades variaría con la magnitud de la absorción que se lleva a cabo en ellas. Sin embargo, las grandes vellosidades en el duodeno al parecer perduranpor acción de factores locales, asícomode otros del estómagoypáncreas, pues cuando el duodeno se une al íleon terminal de tal forma que compartansus secreciones, las vellosidades ileales adquieren mayor altura y las duodenales, menor de lo normal (Altmann y Leblond). 3) La superficie deabsorciónaumentatodavía más por la presencia de microvellosidades en las superficies libres delas células epiteliales; se describieron en el capítulo 5 y se muestran en las figuras 5-7 y 21-37.
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO Fig. 21-32. Mlcrofotograha c o n poc; de la pared del yeyunc de un perra, en (o vilvulasdeKerckring~5ecc1onadas plicas estin cublertos por vellosidades
Vellosidades
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Orlflclo de n a crlDta
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Vellosldad cortada en formatransversal Centro )mpuesto de
P.2 ,:,,I lamlnapropla
4 I
1
en corte MuscularCrlptas Crlitas de la transversal Lamma mucosa propia Fig. 21-33. Esquema trldlrnensronal del recubrimiento del intestnodelgado.Obsérveseque las vello5idades sonprolonga-
cionesdigitiformesconzonascentralesdeláminapropiaque sobresalen en el interior del tubo intestmal. También se apreciará que las criptas de Lieberkuhn son glándulas que penetran enla lámina propla. En particular, advlértase la diferencia, en el corte transversal, entre vellosldades y criptas.
Fig. 21-34. Micrototografíasde vellosidades en diferentes regiones del intestinodelgado de rata. De izquierda a LIP~YTIIUse advierten: zona inicial del duodeno; yeyuno: uni6ndeyeyunoe íleon’; zona media de ikoneikonterminal. Adviértase la dismlnuci6n gradual de la altura o tamaño de la vellosidad desde el.píloro hasta la válvula ileocecal, y que las vellosidades están muy juntas entre si (mucho más de lo que se muestra en la fig. 21-33). (Por cortesía de G . Altmanny C. 1’. Leblond.)
AI’AIZATO DIGESTIVO
Características de la digestión: glándulas y enzimas
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En el capítulo 22 señalaremos la estructura microscOpica del páncreas y del hígado,glándulas 5ituadas fuera del intestino delgado pero que vacían El intestino delgado para cumplir con su segunda SLIS secreciones en 61. En este apartado señalaremos función principal, esto es, completar la digestión de sólo l o s efectos de sus secreciones en el proceso de alimentoque le llegó del estómago, necesita canti- la digestión. Sus conductos, por l o regular fusionadadesimportantesde enzimasdigestivas y moco. dos, desembocanen el duodeno a unos 7.5 cm del Las glándulas son las encargadas de producir las en- píloro (fig. 21-11,La secreción exocrina del páncreas zimas y el moco proviene de glándulas verdaderas y que llega a l duodeno en el sitio señalado es alcalina deinnumerables células caliciformes intercaladas (neutraliza el contenido ácido del estómago) y contiene enrimasqueparticipanen la digestihnde con las células de absorción en la membrana mucoI’robablemtnte sa. Las glándulas que suministran jugos digestivos y proteínas,carbohidratosygrasas. elaboran enzimas que actúan en diferentes fases de el moco necesarios para la funcibn del intestino delgadoestándistribuidasentressitios generales: l ) la digestión de proteínas. Las enzimas no son activas mientras no llegan al intestino, sitio en el cual por h e r a del intestino, pero unidas por conductos, seactivanyadquierensupotencia.Juntasdes2) en la submucosa y 3 ) en la lámina propia. doblan proteínas hasta l a fase de aminoácidos, y es precisamente en esta última forma, en que se absorben tales elementos. El jugo pancreáticotambikn contiene enzimas que desdoblan almidones hasta la formadeazúcares.Algunosde los azúcares,por ejemplo, la maltosa, necesitan la accicin de otras enzimas producidas por el epitelio de las vellosidades para ser transformadas en monosacáridos, y así ser absorbidas. El jugo pancreáticotambiéncontiene enzimas lipolíticas que emulsifican la grasa y l a desIP doblan hasta ácidos grasos libres o monoglicéridos. El efecto de tales enzimas es facilitado por l a presencia de bilis, que es la secreción del hígado. El segundo grupo de glándulas está situado en la submucosa y por lo regular se hallan imicamente en el duodc/zo. Son de tipo tubular compuesto, y reciben el nombre de g l h ~ d z ~ l u r l s c ~ B r ~ u l ~ (fig. ~ e r 21-35). Im m En términos generales abundan en la zona proximal del duodenoy escasean en las zonasmásdistales, hasta desaparecer por completo. La porción secretoria de las glándulas de Brunner tiene el aspecto acinoso característico de las glándusu las mucosas (fig.21-35), y está situadaprincipalmente en la submucosa. Sus conductos atraviesan la muscular de la mucosa (fig. 21-35),yvacían su secreción mucosa en la; criptas de Lieberkühn, que describiremos en breve. El tercer grupode glándulas lo constituyenlas criptas de Lieberkiihn quevan desde la superficie Fig. 21-35. Microfotografía con poca amplificacibn ( X 100) de entre una y otra vellosidades, casi hasta llegar a la parte de la pared del duodeno humano. Obsérvense las glándulas pálidasde Brunner (secretorasdemoco), en la submucosa (su), muscular de l a mucosa(figs. 21-21 y 21-36A). En que despuk de atravesar la muscular de la mucosa ( m m ) llegan a la figura 21-33 se señala s u orificio de desembocala láminapropia(Ip)que está pordebajo del epitelio estriado dura en l a superficie del intestino,pero tales orificilíndrico simple (ep) que también contiene células caliciformes. cios apenas se observan en el sujeto vivo porque esLa flecha indica el sitio en el cual el conducto de una glándula de tántotalmentecerrados.De las diversasenzimas Brunner desemboca en una cripta de Lieberkuhn. La forma ancha y foliadade la vellosidad enla esquina s u p r i o r izquierdu es que Secreta e1 intestino delgado, u‘na es producida característica de esta parte del intestino delgado. (Por cortesía de exclusivamente por las criptas y es la Iisozir~lu,enziC. P. Leblond.) ma bactericida queelaboran las célulasdePaneth
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SISTEMAS
Y APARATOS
i'
en
DEL CUERPO
Vellosidad corte obilcuc
Vellosidad longitudinal
en corte
Fig. 21-36. A) Microfotografía con poca amplificación, de parte de la pared del intestino delgado de niño, en que se advierten las vellosidades en los cortes longitudinales y oblicuo, de las criptas de Lieberkühn. Los linfocitos abundan en la parte central de las vellosidades. La muscular de la mucosa se extiende en el borde inferior de la imagen. Bi Microfotografía con gran amplificación de una cripta de Lieberkiihn, en que se advierten las células caliciformes pálidas en los lados, de las células de Paneth con sus gránulos, en la base.
(que describiremos más adelante). Sin embargo, casi todas las enzimas producidas por el intestino delgado, provienen de las microvellosidades de las células cilíndricas y permanecen en su borde en cepillo o estriado, como explicaremos másadelante. DETALLE DE LA ESTRUCTURA DE LAS MUCOSAS
Características generales del epitelio de las vellosidades Las células epiteliales de la superficie del estómatipo, pero las células de las vellosidades sonde dos tipos principales. En promedio, el 90% son células altas y cilíndricas con un grueso "borde estriado", que se
g o secretan moco y son del mismo
describió en el capítulo 7 y se señala (como aparece enel microscopio fotónico) en la figura 7-8. Con el microscopio electrónico se observa que el borde está compuestode microvellosidades intimamentedispuestas (fig. 21-37, zona superior), que han sido llamadas células de absorción o con mayor frecuencia, cilíndricas. El resto del epiteliovellosocomprende células caliciforrnes quesecretanmoco(excepto un númeromenor de 0 . 5 % , que son células enteroendocrinas). Las células cilíndricas poseen gran cantidad de citoplasma y membranas laterales muy plegadas. Abundanlasmitocondrias enellas (fig. 21-37). Sin embargo,sonescasoslos ribosomaslibres. Las cisternas del retículo endoplásmico rugoso y sáculos de Golgiestán perfectamente desarrollados en las células cilíndricas en labasedelas vellosidades,
APARATO DIGESTIVO
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aunquenolosontanto en los extremosdeestas estructuras (Altmann). Todavía más, la producción de la cubierta celular también es más importante en la base de las vellosidades,ydisminuyehacia los extremos(BennettyLeblond). La cubierta celular de las células cilíndricas vellosas está sometido recambio. a Algunas de las glucoproteínasde la gruesacapacelular son enzimas hidrolíticas; una de ellas es la fosfatasa alcalina, y otras transforman disacáridos en monosacáridos. De este modo la lactasa es importante en la digestiónde la lactosa de la leche, porparte de los lactantes. En niñosdemayoredad y enadultos también es importante el complejo de sacarasa e isomaltasa, enzimas que muestran recambio continuo, y su ritmo de producción y aparición en la superficie de la microvellosidadequilibra la rapidez con que se pierden al desprenderseypasar al interior delintestino. Las células caliciformes (fig. 21-38) son de dos tipos. Ya hemos descrito en párrafos anteriores el tipo más común. El aparato de Golgi en ellas es importante y su citoplasma apical suele estar distendido con glóbulos de moco (fig. 21-38A). Las células del otro tipomuestranpequeñosgránulosdensos dentro de los glóbulos de moco (fig. 21-38B) y no son numerosas en las vellosidades.
Tipos celulares en el epitelio de las criptas Las células en el epitelio que recubre las glándulas que penetran en la mucosa (criptas de Lieberkühn), varían en relacióna la profundidad. La base de la criptacontienenúmeros iguales de células de Paneth, con sus grandes gránulos secreción de característicos, y las pequeñas células cilíndricas intercaladas entre ellas (fig. 21-39). Con el microscopio electrónico se advierte que las pequeñas células cilíndricasde la basede la criptaposeenpoco citoplasma, y parecen estar ”comprimidas” entre células de Paneth (fig. 21-40). A diferencia de las células cilíndricasvellosas(fig.21-37),poseenmembranas laterales lisas. Su citoplasma contiene escasas mitocondrias y cisternas de retículo endoplásmico rugoso, y un pequeño aparato de Golgi, pero está lleno de ribosomas libres. Estos signos son característicos de un tipo indiferenciado de células que, ‘Omo cabría pasa por fases de prollferaciónextensa.Cheng y Leblond demostraron que éstas eran células madre, esto es, células que daban origenatodos 10s demástiposqueaparecenen el epitelio, como describiremos en mayor detalle. Las células de Panethr a diferencia de lo están muy diferenciadas y poseen abundante retículo
Fig. 21-37. Micrografía electrónica en que aprecia Id z o m me-diu de una célula cilíndrica vellosa del intestino delgado rat6n. de Es una célula cilíndrica y alta, con abundante citoplasma, nume-
rosas microvellosidades altas en el borde libre, membranas laterales de contornos complejos (que se advierten con nitidez en la izquierda. particularmenteen la célula cilíndrica queno tiene núcleo)ynumerosasmitocondrias y muy escasos ribosomas. Entre las mitocondrias enlaregi6n supranuclearseadvierten unas cuantas cisternas de retículo endoplásmico rugoso. (Por cortesíade H. Ch&g y c. p. Leblond.)
Fig. 21-38. Micrugrahas electrónicas de cCllulas calicitormes en l a zona superior de las criptas u testinales (intestino delgado de rat&). Su polo superior está distendido por gl6bulos de moco que le dan aspecto caliciforme. El aparato de Golgi es muy notable. En 25%: de las células de moco de las criptas dentro de los glóbulos existen gránulos densos, como se aprecia en B. A medidaque tales células granulosasde mocoemigrande las criptas y de las paredesde l a vellosidad,expulsan los glóbulos con los gránulos, y elaboran otros nuevosque carecen deestos últimos. (Por cortesía de H . Cheng.)
endoplásmico rugoso y un aparato de Golgi prominente. Sus gránulos de cimógeno (rodeados por un halo en el ratón, se observan en la fig. 21-40, pero no aparecen en el ser humano) son liberados a la luz del intestinoporexocitosis. Las célulasdePaneth contienen cinc, pero no se ha dilucidado la impor-
tanciadeestemineral nila naturaleza d e las enzimas que secretan, excepto el hecho que elaboran lisozima(Erlandsen y Taylor). Las células por arriba de la base de la cripta en su mayorpartesoncilíndricas.Muestran unatransición gradual entre las células cilíndricas en la base
de la cripta y las cilíndricasvellosas; su tamaño aumenta progresivamente y disminuye su contenido deribosomaslibres,entantoque se incrementa el nílmero de cisternas de retículo endoplásmico rugoso. Además, l a s células cilíndricas de las criptas se dividen,perono las que están en las vellosidades. Por tal razón, en algunosaspectosestosdos tipos
de células muestran diferencias moderadas. Sin embargo, el estudio de su desarrolloembriológicoseñala que el epitelio de las criptas y las vellosidades tiene el mismoorigeny que se transforma mutuamente como describiremos más adelante. junte) a la regi6n de las cblulas d e I’aneth, p~leden observarse cblulas con pocos gl0bulos de moco que se conocencomo nlig01~rr~~-t3~~7s y surgenporditerenciación de algunas de las cblulas cilíndricas de la base de la cripta (el tipo que se señala en /as tigs. 21-39 y 21-40). Además, conservan SLI capacidad de dividirse, aunque s61o en torma temporal, pues tan prontocomienzan a mostrar la distensi6n por los globulitosdemoco se pierde tal propiedad. Enla mitad inferior de la cripta casi todas las células ~ L I cosas contienen s610 unos cuantos gl6bulos de moco, en tanto que en l a mitadsuperior tienen el aspecto típico de las célulascaliciformes (fig.21-38). Todavía más, en las criptas, 25”/0 de las cblulas Caliciformescontienengránulosdensosdentrode los gl6bulos de moco, como se s e f d a en la figura 2138B. En la región señalada, las células c , r r t c , r . c , c , r l ~ l [ , i r . i J I U S comprenden 1 ? o , en promedio,de las células existentes, y se caracterizan por un vértice angosto yunaancharegión basal llena degránulosdensos (fig. 21-41), los cuales, como ocurre en el esthmago, pueden ser argentafines o argir6tilos. Algunas de estas células producen sc>r.clfnrrirru,en tanto que otras producen hormonas intestinales, como socr.c~ti~l~~, colecistocirrir~ay una substancia similar al glucagon. Datos recientes indican que en el intestino delgado, tal como o&rre en el estomago, algunas de las células enteroendocrinasproducen s o , r ~ ~ ~ ~ t c ) s t ~y? tPiJrI -r u clorfi~~u.
Fig. 21-39. Microfotografía de una cripta de intestino delgado (de ratbn); desde su base está llena de células de I’aneth ( P ) hasta su desembocadura (M), y s u luz angosta está tapizada de células, de las cuales una parte se observa en la base (L). Las células de Paneth en la base de l a cripta se identifican por sus gránulos, y las células que los tienen de tamaño pequetio (de las dos células señaladas con la letra I’ a la derecha) son más j6venes que las que tienen gránulos de mayor tamaño. En las paredes de la cripta se observan células cilíndricas (C) ymucosas,con glbbulos claros las pequehas de moco (GI. Las células angostasseñaladaspor puntas de flecha entre las células de Paneth, son células cilíndricas de la base de la cripta. (Por cortesía de H. Cheng, J . Merzel y C. P. Leblond.)
Otro tipo celular es menos trecaente, la llamada ci.lula c m v o l u h , de aspectopoco conlíln (fig. 21421, que se caracteriza por invaginacionesdesus membranas en el interior del citoplasma, a manera de túbulosirregulares llamados ruzvolus (unade ellas está indicada por una flecha en la esquina 511p r i o r izqzfierdrj de la fig. 21-42). De las paredes de las caveolassurgenestructuras polipoidales quese desprendenparapasaralinterior, en la forma de pequeñas esteras para al final salir entre las microvellosidades y tormar p;brte del quirno. Otras características significativas de estas cklulas son que las microvellosidades tienen el doble de longitud que l a de cblulas vecinas, la presencia de haces largos de tilamentosrectosquevan desde la zona central de las microvellosidades a un plano profund o del citoplasma (de tal modo q u e algunos autores ladenominan células en cepillo), y los filamentos que rodean l a región apical. Las células caveoladas,
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO Fig. 21-40. Micrografíaelectrónica delabasede la cripta del intestino delgado de ratón en que se advierte una pequefia célula cilíndrica de la base de la cripta, entre células de Paneth, que posee membranas laterales lisas (zona central). El citoplasma está lleno deribosomas libres y también contieneunaparatode Golgi poco desarrollado (G), y unoscuantos organelos. Se considera que este tipo de célula es inmadura. Las células en uno y otro lados son dePaneth, y secaracterizanpor sus grandesgránulosdecimógenocon halos claros, en el ratón. La célula de Paneth en la derecha muestra el núcleo irregular que es característico de este tipo celular maduro. El aparato de Golgi es extenso (G). A su derecha, un gránulo prosecretorio ovoide pálido está entre la región de Golgi y los gránulos secretorios obscuros. (Por cortesía de H. Cheng y C. P. Leblond.)
aunqueraras,aparecen no sólo en las criptas y vellosidades del intestinodelgado,sinotambién en el estómago e intestino grueso (Nabeyama y Leblond), pero su acciónno se hadilucidado. Debemos mencionar las células migratorias que aparecen en el epitelio, las cuales además del linfocito y otros tipos deleucocitos, incluyen también un interesante tipo celularconocidocomo leucocito
globuloso o ’glóbulo”, que aparece enel epitelio de individuos normales y conmayor frecuencia en el de los parasitados.Talleucocito(fig. 21-43) se caracteriza por poseer grandes inclusiones con propiedades similares a las de los gránulos delas célulascebadas. En la láminapropia a veces aparecen células semejantes a losleucocitosglobulosos(fig. 21-43).
APARATO DIGESTIVO
767
Fig. 21-42. Esquema queseñala la estructurafina de la célula caveolada. Se caracterizaporla presenciade caveolas, que son invaginaciones irregulares y largas dela membrana apical que desembocan entre las bases de las microvellosidades (Mv), tal como indicalaflecha enlaparte superior izquierda. En el corte transversal casi todas las caveolas tienen el aspecto de perfiles vesiculares; sus luces contienen pequeñas esferas que son liberadas de las mismas. Las microvellosidades, cuya zona central comprende filamentos rectos que llegana un plano profundo de la región supranuclear, también existen enla superficie apical. La región apical está rodeada por un anillo de filamentos (Rf). (Por cortesía de A. Nabeyama y C . P. Leblond.)
Renovación en el epitelio de las mucosas Fig . 21-41. Micrografía electrónica de una célulaenteroendocri~ na del intestino delgado de ratón, que se caracteriza por los gránu110ssecretoriosdensos en su región basal yel extremo angosto que llega a la luz.
Los estudios autorradiográficos han señalado que lascélulascilíndricas que se dividenenlascriptas aparecen en la superficie de la vellosidad, en término de un día. Por los tres días llegan al extremo de
las, porque la procreaci6n ininterrumpida comprimc en las paredes de las criptas, y las h a w
a las c6lulas
Fig. 21-43. Microfotografía del epitelio intestinal, en que se advierte un leucocito globulosoque se identifica por sus grandes gránulos densos y núcleo de menor tanlano que el de las cGlulas cilíndricas veclnas. En la Z O J I U itzfwior y c r i r / i [ v i t r o Id lámina propla contiene una célula semelante. (I’or cortesla de I<. Alexander.)
la vellosidad (fig. 21-44) y son expulsadas para pasar a la luz intestinal. Por lo expuesto, en animales deexperimentacióntodo el epiteliodelintestino se renuevatotalmentecada 72 horas,pero en el ser humano el lapsoderecambio, s e g h alguno5 autores, es de cinco a seis días. La migración dentro de las criptas puede atribuirse en gran parte a l a presión por el número de c6lu-
ascendcrparaterminarsaliendopor SLIS orificios. Sin embargo, si por medios artiticiales se interrumpe l a divisitin celular, las cC-lulas continúan salitvdo por el oriticio de l a s criptas y ascendiendopor las vellosidades. Por lo señalado, al parecer, la migración a l extremo de la vellosidaddependedelmovimiento ahiboide de las células cilíndricas. Las funciones de las células cambian en cierto gradodurante s u travesíahasta el extremode Ic1 \,ellosidad. Cabe advertirque l a producci6nde l a glucoproteína de superficie disminuye conforme Ids c6lulas llegan a los extremos. Cuando Altmann miJiti la síntesis de proteína de la base de la vellosidad a SLI extremo, advirti6 disminucibn gradual; de este nodo, alparecerocurre unadisminucibngradual 2n la produccióndeproteínaglucosilada, que permite a las células ser liberadas desde l a punta de las vellosidades. Por estasrazones,Altmannterminb pordemostrarque uninhibidorde la síntesis de proteína (cicloheximida) facilitaba la extrusión y separacibn de las células de la punta de la vellosidad. Por I o indicado, parece que la glucoproteína secrelada por las células de la vellosidad y depositada en su superficie, hace que éstas se adhieran a la membrana basal y tambiénunas a otras, y contorme disminuye poco a poco la elaboracibn de dicha
Fig. 21-44. Autorradiografías queseñalan la forma en que las células epiteliales marcadas emigran hasta llegar a las vellosidades del yeyuno de ratón. Ai Se observan las células marcadas en las criptas,unasochohorasdespués de inyectar la timidina marcada con tritio. B) Después de tres días las células marcadas han emigrado al extremo de las vellosidades. (Por cortesía de C. P. Leblond y B . Messier.)
APARATO DIGESTlVO
769
Una ramilla arterial de la submucosa por 10 regular penetra en la muscular de la mucosa debajo de cada vellosidad, y asciende en su interior cierto tramo antes de dividirse en la red capilar. Los capilares llegan a las células epiteliales en muy intima cercanía. L a s ramillas arteriales se dividen para formar redes capilares que rodean las criptas de Lieberkühn. Las fibras nerviosas del plexo de Meissner en la submucosa, de manerasimilar,penetran en la muscular de la mucosa para ascender en cada vellosidad. En la láminapropiadecualquierparte del aparato digestivo no es raro observar nódulos de tejidolinfático,pero abundanparticularmente en el intestino delgado, especialmente el íleon. Son solos, esto es, nódulos solitarios, o están en intima cercanía al grado de formar masas confluentes. Al considerar el plangeneral del aparato digestivose señaló la importancia de tejido linfático, en la lámina propia. Prácticamente en cualquier sitio de la lámina propiadelintestinodelgadoexistennóduloslinfáticos solitarios que van de 0.5 a 3 mm de diámetro. Los más pequeños están limitados por completo a dicha lámina, pero los de mayor tamaño pueden sobresalir a través de la muscular de la mucosa y llegar a la submucosa. El epitelio que los cubre y los demás tejidos vecinos por lo regula? están kfiltrados por linfocitosprovenientesde tales nódulos. Las masas confluentes de mayor tamaño tienen forma oval y alargada, y están en el lado del intestino contrario alborde mesentérico. Su longitudvaríade 1 a 12 cm y su anchura de 1 a 2.5 cm y suelen recibir el nombre de placas de Peyer, en honor a su descubridor, Por lo regular existen 20 a 30 de ellas, pero en Lámina propia sujetos jóvenes se ha observado un número mayor. Aparecenantetodoenla zonainferiordelíleon, La zona central de las vellosidades está compuesdonde tienen el mayortamaño, perotambién surta de lámina propia. En este sitio particular está for- gen en la zona superior y en la parte inferior del yemada por tejido conectivo laxo, con muchos de los yuno, e incluso se les ha observado en la parte infeatributos del tejido linfático. Su principal elemento rior del duodeno. Carecen, por lo regular, de vellode sostén lo constituye una red de fibras reticulares sidades. Tales placas tuvieron particular interés que se extienden en todo su interior, y en los lados cuando prevalecía la fiebre tifoidea, porque en esta y el extremodelavellosidad, se fusionanconla enfermedadmostrabanunanotable reaccióninflamembrana basal por debajo del epitelio superficial. matoria y eranasiento frecuentedeúlceras, heEn toda la red Señalada hay dispersas células ramifi- morragia e incluso perforación. A semejanza del tecadas con citoplasma pálido, y también no es raro jido linfático en su totalidad, los nódulos solitarios observar linfocitos (fig. 21-36). Las celulas plasmáti- y confluentes son menos notables conforme envejecassonmuyabundantes y en ocasionesaparecen ce el individuo,y en el ancianodesaparecen casi también eosinófilos. Además, fibras de músculo liso- por completo las placas de Peyer. que van desde la muscular de la mucosa están disLa muscular de la mucosa y la submucosa del inpuestas en el eje de cada vellosidad, por lo regular testino delgado no necesitan ser descritas en mayor alrededor de un solo capilar linfático que termina en dcialle, excepto lo que señala el plan general. forma ciega cerca de su extrexr ytalcapilarsuele La muscular externa delintestinodelgado no recibir el nombre de uasoquiiiferocentral. tiene características especiales, pero los cortes de es-
substancia, se debilita la adherencia hasta el punto en que las células se desprenden. Las células caliciformes (figs. 21-36 y 21-38), a semejanza de las cilíndricas, son producto de la mitosis en las criptas. A pesar de ello, las típicas células caliciformes no muestran división. Aparece mitosis únicamente en lascélulasoligomucosasmencionadas, y estas últimas se transforman en las típicas células caliciformes. Hay datos de que las células oligomucosasprovienendelascilíndricasindiferenciadas, en la base de las criptas. Más tarde las células caliciformes emigran de la cripta a la vellosidad de la misma forma y con la misma rapidez que las célulascilíndricasa las cualesestánunidas por complejos de unión. La5 células enteroendocrinas son las menos numerosas de las que pueblan las criptas y las vellosidades, y tienen varios tipos, tal como hemos descrito. Todas se renovan con la misma rapidez que las demás (Ferreira y Leblond), a las cuales están unidas por complejos de unión. Como dato curioso, se ha atribuido a las células enteroendocrinas ser las que generan pequeños tumores carcinoides que no es raro observar en el apéndice. Resumen. En la figura 21-45 se señalan los tipos de célulasepiteliales queaparecenen el recubrimientodelintestinodelgadoysusrelacionesy orígenes. En tal figura, los diversos tipos de células maduras en el intestinodelgado se muestranpor arriba de las células en la fase intermedia, y la célula cilíndrica en la base de la cripta, que constituiría la célula madre común.
770
SISTEMAS
Y APARATOS
CELULADE PANETH
con grandes gránulos
A
DEL CUERPO
CELULA ENTEROENDOCRINA
muchos con gránulos
CELULA CALICIFORME
A
CELULA ClLlNDRlCA
de la vellosldad
A
CELULA DEPANETH
CELULA ENTEROENDOCRINA
congránulos pequeños
con escasos gránulos
CELULA OLIGOMUCOSA
A
CELULA ClLlNDRlCA d e la crlpla
d emedla la zona
CELULA ClLlNDRlCA de la base de la crlpía
(célulamadre) Fig. 21-45. Esquema que señala la formación de los cuatro tipos principales de células epiteliales, del intestino delgado. La hilera superior incluye las células maduras: la segunda, las células intermedias, y la inferior, muestra la célula cilíndrica de la base de la cripta que, según los expertos, sería la célula madre de estos tipos celulares. La célula cilíndrica de la base de la cripta se divide activamente. A la izquierda, una pequeña proporción de células en fase cíclica muestran unos cuantos gránulos característicos de las células de Paneth o de las enteroendocriun conjunto de gránulos que corresponde a la célula madura. Algunas células nas, y más tarde, aparece todo cilíndricas de la base de la cripta poseen glóbulos de moco (células oligomucosas de la segunda columna); conservan la capacidad de dividirse y dar origen a otras células mucosas que acumulan una cantidad cada vez mayor de moco. Cuando los glóbulos distienden el vértice de l a célula, en la forma de cáliz, se ha perdido la capacidad mitótica. La mayor parte de las células cilíndricas de la base de la cripta dan origen a otras células más altas que aparecen en la parte media de la cripta, como se muestra en la derecha, mismas que se dividen activamente y dan origen a más células cilíndricas. Las células de Paneth se degeneran en unas tres semanas, pero no abandonan la base de la cripta. Los otros tres tipos celulares están unides por complejos de unión y desmosomas y emigran juntos hacia el extremo de la vellosidad para desprenderse y pasar a la luz del intestino. (Por cortesía de H. Cheng y C. P.Leblond.)
APARATO DIGESTIVO
ta zona brindan al estudiante la oportunidad de examinarcondetalle las célulasganglionaresy las fibras nerviosas adel plexo de Auerbach, que regulan las contracciones peristálticas, elementos que están situadosentre las doscapas musculares (fig.21-46).
771
ácldos grasos, monogllcérldos y gllcerol componentes, en la superflcle celular Para absorción, Pero esta ~ I t l m a posibllldad es más factible. En SU estado hbre 0 micelar estas substancias penetran en las células cilíndricas facllmente por el proceso dedifusión, que norequiere energía,
Absorciónen el intestino delgado Azúcares. Las moléculas de pollsacárido se hidrollzan hasta la forma de disacáridos por acción de la amllasa pancreática. La fase final desu degradaciónen monosacárldos exlge la partlcipación de las disacarldasas queestánen la superficieexterior de las microvellosidades de las células cilíndricas vellosas encargadas de la absorción,como se describióenlapágina 762 (a veces se conocen a tales enzimas como las enzimasdel "borde encepillo"). Las célulascilíndricas señaladas absorben con facilidad los monosacáridos que pasan a los capilares sanguíneos que cursan por la Iámina propia subyacente. Proteínas. Varias enzlmasproteolíticas son las encargadas de desdoblar las proteínas en ammoácldos, y en esta forma seles absorbe fácilmente Grasas. La digestión de las grasas en el Intestino se describió en el capitulo 9 en relación con el telldo adiposo. Enla página 240 se trató la importanciade las células cilíndr-¡cas de absorción en el Intestino delgado, para aslmllar los productos de la dlgestión de grasas, asi como la formaclón de qullomlcrones y su paso a los Ihnfátlcos. Las células cllíndrlcas no captan trigllcérldos pero sí sus productos de degradación como ácldos gras o ~ monogllcérldos, , y talvez elpropioglicerol. En la luz lntestlnal dichas substancias se combinan en partículas llamadas micelas de 5 nm de dlámetro, producidas bajo la acción de los ácidos blliares. Existen dlsi las micelas son ferencias de opiniones en cuanto a absorbidas por las células cilíndricas o bien liberan sus
Fig. 21-46. Microfotografíacon granamplificación, de parte de la pared del intestino delgado de niño, en que se advierte una porción del plexo de Auerbach entre las dos capas de la muscular externa. Obsérvese la grancélulaganglionar en la izquierda. La mayor parte de s u citoplasma está por arriba y a la izquierda del núcleo. Las fibrasnerviosasamielínicas pálidasy sus células de Schwann (con núcleo obscuro) están a la derecha. Aparecen células de músculo liso que se extienden en todo el campo, en la zona
inferior.
Una vez dentro de las células, los ácidos grasos, los monoglicéridos y tal vez el glicerol llegan hasta el retículoendoplásmico(alparecerparticipanlas dos formas lisa y rugosa) sitio en el cual se recombinanen la formadegrasas,enunprocesoque requiere energía. La grasa reconstituida se observa fácilmente en el microscopio electrónico dentro de las cisternas de retículo endoplásmico liso. Algunos autores piensan que la grasa recién sintetizada emigra del retículo endoplásmico liso al aparato de Golgi y es expulsada de este último en forma de vesículas con grasa, que por exocitosis terminan por llegar a la membrana lateral de la célula, y de este modo, liberan su contenido de grasa en los espacios intercelulares. Otros autores niegan el paso ¿ela grasaatravés del aparato de Golgi, pero todos aceptan que la grasa recién sintetizada termina por pasar a través de los espacios intercelulares. La grasa queaparecepor fuerade la célula se apreciafácilmente por el microscopioelectrónico, una hora después de una comida rica en grasas, por ejemplo. Está en la forma de glóbulos dentro de una finísima capa de proteína, y se conocen como quilomicrones, ycontienentriglicéridos quepueden llegar a 86% de su peso también y 8.5% de fosfolípidoy 370 de colesterol, así como2%de proteína (tal vezla que está en la cara exterior). LOS quilomicrones después pasan en los finísimos vasos linfáticos de la lámina propia y de este sitio, principalmente hacia el conducto torácico, llegan a la circulación general. Su destino se comentó en relación con las células cebadas en el capítulo 9 en la página 227, y se comentará con mayor detalle en relación con el hígadoen el próximocapítulo(pág. 804). LOS linfáticos quedrenan el intestinocontienen cantidadesimportantesdegrasaemulsificadadespuésdeunacomida rica en esteelemento, y esta linfa cremosa recibe el nombre de quilo.
INTESTINO GRUESO Partes. El intestino grueso consiste en el ciego, el apéndicpvermiforme, las zonas ascerldente, transversa,descendente y el colon pélvico, así como el recto que incluye el conducto urial y que termina en el ano (fig. 21-1).
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO Fig. 21-47. Microfotografíade mediana amplificación de parte de la pared del intestinogrueso, en que seadvierte su mucosa: A) Criptas de Lieberkiihn en el corte oblicuo. B) Criptasen el corte longitudinal. Llegan hasta la muscular de la mucosa, que está cerca delbordeinferior en ambas irnágenes.Nótese la abundanciade células caliciformes (pálidas); las otras células epiteliales tienen función de absorción.
Función. El residuo noabsorbible quellegadel intestino delgado se deposita enel ciego en estado líquido. En el momento enqueel contenido llega al colon descendente, ha adquirido la consistencia de heces. Por lo expuesto, la absorción de agua por la mucosa es una función importante del intestino grueso. La secreción alcalina del intestino grueso contiene muchomoco, pero no recibe enzimas importantes. A pesar de ello, en la luz de tal órgano se lleva a cabo moderada digestióndel contenido,lo cual en parte, depende delas enzimas que provinieron del intestino delgado y que no han perdido su actividad en el material que llegó al intestino grueso, y en partese explica por la acción putrefactiva de las bacterias que proliferan en su luz y que desdoblan la celulosa, la cual, de existir en la dieta, llegará intactaal intestino grueso,porque el serhumano no secreta ensu intestino enzimas capaces de degradarla. Las heces están compuestas de bacterias, productos de putrefacción bacteriana; v.gr. material no digerido que no es alterado por su paso en el intestino grueso, restos celulares del epitelio intestinal, moco, y otrascuantassubstancias.
ESTRUCTURAMICROSCOPICA La membranamucosa del intestino grueso difiere de la del intestino delgado en variosaspectos. No posee aellosidades en la vida posnatal. Es más gruesa, y en consecuencia, las criptas de Lieberkiihn son más profundas (fig.21-47). Las criptas,que se distribuyen en todala superficie interna del intestino grueso, no contienen células de Paneth, excepto enel sujetojoven,peroporlo regular tienen más célulascaliciformes que las que posee el intestino delgado (fig. 21-47) y la proporción de dichas células aumenta desde la zona inicial del colon, hasta el recto. Las células epiteliales corrientes muestran bordes estriados similares a los del intestino delgado. Por último, también se observan células enteroendocrinas de los tipos descritos. Enel intestino grueso se advierte migración celular, y las células delepiteliosedividen en lamitad inferior de las criptas para emigrar a la superficie, sitio en que al finalsedesprenden y pasan a la luz. En la base de las criptas del colon y del recto hay células de aspecto inmaduro que, según los expertos, funcionan como células madre del epitelio. Sin embargo, si bien lassupuestascélulas madre en el
APARATO DIGESTfVO
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Fig. 21-48. Micrografíaelectrónica de la base de una cripta en el colon descendente. Las células cilíndricascontienenpálidas vacuolasdesecreción (Vc) y amenudo seles conoce como células vacuoladas (V). El aparato de Golgi (G) muestra vacuolas secretorias en desarrollo. El citoplasma de estas células es más claro que el delascélulasoligomucosasque aparecen en la zona media, en las cuales puede identificarse un grupo de glóbulos de moco (Mg). En inferiorderecha, una laesquina célula enteroendocrina (E) contienesóloescasosgránulosdensos. A medidaquelascélulas vacuoladas emigran hacia el orificio de desembocadura de la cripta se transforman en lastípicascélulas cilíndricas con abundantes microen el vellosidades m u y juntas, (Por cortesíade bordeestriado. A . Nabeyama.)
colon ascendente parecen ser pequeñas células cilíndricas, las del colon descendente y el recto contienen vacuolas secretorias en su vértice y de hecho han recibido el nombre de células vacuoladas (V en la fig. 21-48). A medida que tales células emigran hacia la boca u orificio de la cripta, en primer lugar quedan llenas de vacuolas secretorias, pero antes de llegar a la superficie las pierden y se transforman en
las típicas células cilíndricas quetienen abundantes microvellosidades ensu bordeestriado, en intima cercanía(Chang y Leblond). En el conducto anorrectal, en la unión del epitelio rectal con el anal, no existen criptas de Lieberkühn. El epitelio plano estratificado del ano está queratinizadoyconstituyeuna franja deunos 2 cm. En su borde externo se continúa con la epidermis querati-
774
SISTEMAS Y APARATOS DEL CUEIZPO
Criptasde
Lieberkuhn
Ltnfáttco o vena
Centro germlnatlvo
Submucosa
Capa defibras
circulares
I
Musctllar externa
Capa de tlbras Inngitudlnales
Serosa
Fig. 21-49. M i c r o f o t o g r a f í a con p o c a a m p l i f i c a c i ó n d e u n a p a r t e d e
nizada estratificada de la piel y en su borde interno, con el epitelio cilíndrico simple que recubre el resto del recto. En l a uniónentre el epitelio anal y el cilíndrico aparecen glándulas perianales que poseen epitelio cilíndrico estratificado y son de tipo tubular ramificado,peroalparecernofuncionanactivamente. Tal vez constituyan un órgano atrófico que corresponde a las glándulas funcionales de algunos mamíferos. Enel conducto anorrectal, l a membrana mucosa estádispuesta en pliegues longitudinalesconocidos como coltrrnrias rectales o deMorgagtli. En plano inferior, las columnas vecinas están unidas por pliegues, disposición que genera una serie de uhluulas anales. Las concavidades de las bolsas o depresiones así formadas, reciben el nombre de senos rectules. La muscular de la mucosa continúa sólo hasta la región de los pliegues longitudinales, y en este sitio se desdobla en haces, para desaparecer a l final. En consecuencia,enestaregiónno existe la misma línea dedemarcaciónentre l a láminapropia y la submucosa, como sucede en otras partes del aparato intestinal. La lámina propia y la submucosa que se fusionan, contienen venas finas muy ramificadas. El trastorno frecuente llamado hemorroides internas es el resultado de la dilataci6n de tales venas, de tal forma que elevan la mucosa, y ésta es también prominente en el interior del conductoanal. Las Ilr-
la pared del apéndice (corte transversal)
morroidesexternas sonresultadode la dilatación de venas en el ano y en zonas proximales. Muscular externa. Enel intestino grueso esta capa difiere un poco en disposición, de otras zonas del aparato digestivo. Las fibras longitudinales de la capa externa, desde el ciego, a pesar de que existen en cierta medida en toda la circunferencia del intestino, estánreunidasen el intestinogrueso en su mayor parte en tres bandas o cintas aplanadas llamadas t e niasdel colo~l.No tienen l a misma longitud que el intestino en l a cualestáncolocadas,yporconsiguiente, esta diferencia de dimensioneshace que el intestino forme haustros o sacos. De este modo, si se cortan, o eliminan las tenias,inmediatamentese alarga el intestinoydesaparecen los sacosseñalados. Las tres tenias se extienden desde el ciego hasta el recto, sitio en que se dispersan y se fusionan en ciertamedida paraformarunacapamuscular qut es másgruesa en las caras anterior o posterior del recto, que en sus lados. Las masas anterior y posterior de músculo liso longitudinal son un poco más cortasque el propiorecto, yellotambiénorigina una especie de saculación en esta región. Hacen que la paredsubyacentedelrectosedesplacehacia adentro para formar dos pliegues transversos, uno en la derecha y otro menor desde la izquierda (plicae transversales), estructuras que soportan el peso del contenido rectal y aminoran el trabajo del esfínter anal.
APARATO DIGESTIVO
Las fibras lisas de disposición circular de la capa interna dela muscularexternaformanunagruesa capa entre las saculaciones, en comparación con la que se observa sobre estas últimas. En el conducto analaumentasunúmero,paraformar el llamado esfínter iTzterno del atlo. Serosa. En el colon y la parte superior del recto, la capa serosa se separa de la cara exterior del intestino a intervalos regulares para formar pequeños sacosperitonealesquecontienengrasa. Estas redundanciasperitonealespendende la caraexterna del intestino y han sido llamados apéndices epiploicos. En algunos sitios tienen únicamente tejido conectivo laxo. APENDICE VERMIFORME Este anexo del ciego en forma de gusano (fig. 21I), se enferma con tanta facilidad que justifica una descripción separada. En 10 quetoca al desarrollo, constituye el extremo inferior del ciego que no se dilató ni agrandó con la misma rapidez que el resto de los tejidos, y como resultado, asume la forma de un divertículoquenace del ciego a 2.5 cm o menos, por debajo del sitio de llegada del íleon. En muchos animales es mayor que en el ser humano, y de este modo constituye una bolsa bastante grande separada del intestino, en la cual la celulosa puede ser sometidaadigestión duradera. En el serhumano es demasiadocortoysuinterior es tanangosto,que no tiene una función similar. Es muy frecuente observar que está encorvado o incluso flexionado, de tal modo que su interior queda obturado y por ende, es grande el peligro de que la actividadbacteriana no sólo destruya el contenido sino también el recubrimiento interno del propio órgano. Como resultado, los microorganismos a veces pasan a los tejidos de su pared, y la infectan. Tal es la causa por la queunade lasoperacionesmáscomunes enel abdomen es la extirpación quirúrgica del órgano infectado (apendicectomía). El apéndice por lo regular se estudia por técnicas microscópicasdespuésdesometerloacortestransversales (fig. 21-49). En preparaciones de este tipo, la luz de este órgano en un sujeto joven suele tener un aspecto triangular, y no circular. En los adultos suele sermásredondo,ycon el pasodelosaños puede quedar obliterado por el tejido conectivo que substituyaa la membranamucosa, y quetermina por llenar su luz. El epitelio de la membrana mucosa es similar al del intestino grueso (fig. 21-49). Sin embargo, la Iáminapropiacontieneunacantidad muchomayor detejidofinfhtico yporestarazón,losnódulos o
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ganglioslinfáticosconfluyentespuedenrodear por completo la luz, aunque su cantidad disminuye con la edad. La muscular de la mucosa no está perfectamente desarrollada, y en algunas zonas a veces no existe. En la láminapropianormalmenteaparecen unos cuantos eosinófilos, pero si están en la submucosa, se consideran como un signo importante de un estado inflamatorio crónico del órgano. Los neutrófilos en cualquier número en la lámina propia o en cualquier capa de la pared apendicular indican una lesión inflamatoriaaguda (apendicitisaguda). La muscular externa sigue el plan general del tubo intestinal y las fibras longitudinales forman una capa completa. El apéndice tiene un mesenterio rudimentario(mesoapéndice).
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22 Páncreas, hígado y vesícula ~
PANCREAS Características generales. El páncreas esun órgano intraabdominal; su cabeza está dentro dela concavidad del duodeno y su cuerpo se extiende hacia el bazo, que la cola llega a tocar. El páncreas en estado fresco tiene color blanco, con tinte rosado. Su superficie tiene aspectolobuladoporque su cápsula es fina y no alcanza a disimular las estructuras subyacentes. El páncreas es una glándula exocrina y endocrina. La mayorpartede sus células están dispuestas en acinos(fig.5-19), que son losencargados de la secreción exocrina; ésta es reunida y expulsada por un sistema de conductos hasta el duodeno. En la página 763 se describieron las funciones dela secreción exocrina al hablar de la digestión. La secreción endocrinaeselaborada por pequeños cúmulos de células conabundantísimoscapilares, dispersas en todo el parénquima(fig. 22-1,islote). Estas unidades han sido denominadas islotes de Langerhans en honor del histólogoquelasdescribió. La primera hormona identificada que es producto de estos islotes, fue la insulina. La producción insuficiente de esta substancia da origen a la diabetes sacarina, enfermedad que se describirá cuando se mencionen los islotes de Langerhans en el capítulo 25. Más tarde se atribuiría a tales células insularesla producción de una segunda hormona, el glucagon (véase el cap. 25).
Desarrollo. El páncreas se forma a partir de dos divertículos del epitelio (endodérmico) del duodeno en desarrollo. El sistema de conductos en formación da origen a losacinos,cuya secreción exocrinase vacía en el sistema canalicular y a pequeños islotes de células que serán las unidades endocrinas y que vaciarán su secreción en lacorrientesanguínea.
Los cúmulos de células destinados a transformarseen islotes no terminan por mostrar alguna estructura tubular en que vacíen su secreción. En muchos casos, aunque no siempre, tales cúmulos quedan totalmente aislados del sistema de conductos, y constituyen verdaderos islotes. El sistema de conductos en desarrolloda origen a una red poco precisa de cordones o túbulos decélulas, dispuestos en forma irregular entre el parénquima del páncreas que media entre los acinos. Las células de esta red son relativamente indiferenciadas y en algunas circunstancias al parecer dan origen a nuevas células endocrinas, lo cual es el origen probable de las células insulares que a veces aparecen dispersas y solas entre los acinos. ESTRUCTURA MICROSCOPICA
Cápsula La cápsula de tejido conectivo que separa el tejido pancreático de las estructuras adyacentes es extraordinariamente fina y apenas podría justificar tal nombre. Está cubiertaporperitoneo.
Tabiques Desde la cápsula penetran tabiques de tejidoconectivo que dividenel páncreas en lobulillos. Estos tabiques, a semejanza de lacápsula,son finísimos (fig. 22-1, tabique interlobulillar). Todavía más, entreellos hayseparación cuando se fija el tejido pancreático, y en los cortes los lobulillos están indicados netamente porque están separados por huecos artificiales(artefactos). Los tabiques sonfinos,pero suele habernotable condensación de tejidoconectivodenso alrededor
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Fig. 22-1. Microfotografía demuy escasa amplificación del páncreas en que se advierten los islotes (parte inferior izquierda e inferior derecha), un gran conducto interlobulillar (pordebajo del cent r o ) , conductosintralobulillares y un tabiqueinterlobulillar (quese extiende en toda la parte inferior).
Fig. 22-3. Microfotografía de un acino pancreático, teñido con azulde toluidina. El acino sehaseccionado en forma tal que muestrauna célula centroacinar enel comienzo de un conducto intercalar. En las células achares se advierten nítidamente 10s gránulos de cimhgeno. (I’orcortesía de Y. Clermont.)
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Fig. 22-4. Micrografía electrónica ( X 50 000) de un corte por la luz de un acino pancreático de cobayo. Enel centro, sobresalen microvellosidades en el interior. La célula a la izquierda, es centroacinar (C.A.) y puede diferenciarse fácilmente por la ausencia de gránulos de cimógeno. Sin embargo, contiene una mitocondria (M). En la parte superior, un gránulo de cimómeno ( Z ) está a punto de ser expulsado de una célula acinar. En la esquina inferior derecha se observa otra célula acinar. En cada sitio en que las membranas de células vecinas se ponen en contacto, cerca de la luz hay complejos de unión (J.C.). (Farquhar, M.G., y Palade, G.E.: J. Cell Biol., 17:375,
del conducto de Wirsung o principal de la glándula, (fig. 22-1, conducto interlobulillar). Tienen la función de sostén interno.
y desus ramas másinmediatas
Acinos Comprenden la mayor parte del parénquima de los lobulillos. Enel capítulo 5, en la figura 5-19 (véase la pág. 137) se describió la forma de identificar losacinos individuales. Dentro de los lobulillos los acinosestán dispuestos enuna formabastante irregular y entreellos
existe poco tejido conectivo laxo o areolar que contiene capilares, de tal forma que un corte muestra a los acinos en todos los planos imaginables. Casi todos están seccionados en forma oblicua. En muchos cortes del páncreas los acinos no se advierten claramente en la forma de estructuras individuales. Puede ser útil saberque conel objetivo degran amplificación,alacino tiene aproximadamente el décimo de la anchura del campo. Los núcleos de las célulassecretorias quecomprendenel acino están dirigidos hacia su base, y por esta razón, los núcleos de un sóloacino tienden aestar dispuestos para
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formar un anillo irregular en su parte exterior (fig. 22-2). Los ladosdelascélulasdeformapiramidal aproximada que están unidos para formar el acino, están tan cercanos, que no siempre están marcados los límitesentrelas células particulares(fig. 22-21. El vértice de las células de un acino no se une en el punto medio de cada estructura, y así en este sitio sólo existe una luz pequeñísima (figs. 5-19 y 22-3). El citoplasma entre el núcleo y el vértice de cada célula secretoria contiene gránulos acidófilos cimógenos (figs. 7-22 y 22-3). Los núcleos son redondeados y están dirigidos a la base de estas células, pero no directamente sobre ellas y muestran nucléolos prominentes. El citoplasma entre los núcleos y la base de las células y a cada lado de los núcleos, es basófilo,por sucontenido de rRNA(fig.22-2), como cabría esperar en una célula que muestra notable capacidad de sintetizar proteínas.
Células centroacinares En la zona central de un acino a menudo se observan núcleos (fig. 22-2) que corresponden a los de células que han sido llamadas justamente centroacinares. Si seseccionaunacino en el centro, lo que ocurre pocas veces, puede advertirse que tales célulaspertenecenal llamado conducto intercalar, por el cual el acinovacía su secreción (fig.22-3). Más adelantedescribiremosdichosconductos. Las células de la zona proximal del conducto que están en lo quepodría parecer un lado del conductofino, muestran invaginación en el interior de la luz del acino, por un lado, como se aprecia en la figura 223. Las células del conducto,porloseñalado,comienzan en el centro de un acino y por esta razón se les ha denominado centroacinares.
Estructura fina de las células acinares La estructurafina,juntocon el mecanismo de secreción, se expusieron en detalle en el capítulo 5 y se señalan en la figura 5-21. En lafigura 22-4 se muestran los complejos de unión entre los bordes de células acinaresvecinas, cerca del interior del acino, y son del mismo tipo de las que están entre las células de recubrimiento del intestino. Entre los bordes laterales cercanos a la luz se observan zónulas ocludens, esto es, uniones intimas continuas, y por debajo de ellas están las Ilamadas zónulas adherentes (desmosomas en cinturón), y también desmosomas puntiformes en un plano más profundo, hacia las bases de las células. La figura 22-4 también muestra gránulos de cimógeno a punto de ser secretados en el vértice de las cé-
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lulas acinares, y la célula centroacinar de la izquierda (en la ilustración) no contienedichosgránulos, porque es un tipo de célula propio del conductillo. Las células centroacinares las y acinares tienen microvellosidades cortasen susbordeslibres(fig. 22-4). Un fino retículo de tejido conectivo llena el espacio entre acinos individuales y transporta capilares cerca de la base de las células secretorias. Las bases estáncubiertasporuna finamembranabasalque rodea todo el acino. Algunos de los capilares poseen endoteliofenestrado. El tejidoconectivotambién transporta fibras nerviosas del sistema autónomo.
Identificación de las células de Langerhans Si se observan con el objetivo de poco aumento los cortesteñidos conhematoxinay eosinadeun númeroimportantede lobulillos,se advertiráque las zonaspálidassonmuchomayoresque las observadasen los cortestransversalesuoblicuos de los acinos (fig. 22-1, islote). Estas zonas corresponden a los islotes de Langerhans y contienen cordones o cúmulos irregulares de células y capilares. Sin embargo, se necesita experiencia para identificar fácilmente los islotes con el objetivo de poca amplificación,y el estudiantepuedeconfundirunislote con un conductillo o unapequeñazonade tejido conectivo.Con un objetivodegranamplificación puede observar con claridad su estructura característica, integrada por cordones y cúmulos de células separadas por capilares. Los islotes no están encapsulados y, de este modo, están separados del tejido acinar únicamente por cantidades ínfimas del tejido reticular. Las fibras reticularesen relación conlos capilares son las que brindan el sostén interno a los islotes;sin embargo,nohaydemasiado tejidoconectivo en losislotes,pues si lo hubiera, la secreción de las célulasdifícilmente podría penetrar en los capilares.
Formas de cuantificar la cantidad de tejido insular en el páncreas Cualquierestimaciónde la cantidadrelativa de tejido insular hecha a partir de un solo corte, tiene escasa utilidad. Por supuesto, es posible cuantificar todo el tejidoinsular si se secciona el páncreasen cortesseriadosysemide el áreade islotes que se observa en todos y cada uno de los cortes. Sin embargo, Bensley describió un método más sencillo, en el cual perfundió los vasos del órgano fresco con rojo neutro O verde Jano. AI haber reducción con el transcursodeltiempo, la intensidad del colorante
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Fig. 22-5. Microfotografía con muy poca amplificación de parte del páncreas de cobayo, perfundido con verde lano. M á s tarde Los seinyectaron los vasossanguíneosconmaterialradiopaco. islotes tlenen l a forma de manchas obscuras, y la red dentro de la a 105 vasossanguíneosinyectados.(Por cualestáncorresponde cortesíade S. Bensley.)
disminuyó en el tejido acinar;por ello los islotes sobresalieronen la forma de zonas rojas o azules, según el coloranteutilizando(fig.22-5). Si se secciona el páncreas en fragmentos pequeños que pueden ser colocados en laminillas y los observadores cuentan con el número de islotes en tales piezas, puede estimarse el número total de islotes en el órgano. Otras técnicas basadas en los mismos principios de tinción, permiten estimar no sólo el número de islotes, sino también el volumen total de los mismos. En el capítulo 25 sedescribiránlosdiferentestipos de células insulares, y su aspecto en diferentes estados fisiológicos.
Conductos Antes de describir el aspecto microscópico de los conductos, es necesario detenernos y explicar su disposición general. El conducto principal del páncreas (deWirsung),estárecubiertode tejidoconectivo, que le forma una especie de esqueleto, y a partir de él salen ramas laterales regularmente formando un ángulo, de tal manera que todo el sistema de conductosrecuerda el esqueletodeunpez. Las ramas lateralestranscurrenentre loslobulillos, y de este modo, son los conductos interlobulillares; dan origen a conductos intralobulillares que penetran
dentrode loslobulillos. Los conductosintralobulillares no son tan importantes en el páncreas como lo son en las glándula; salivales. La escasez relativa deconductosintralobulillarespuedeconstituir un criterioútilparaque el estudiantediferenciefácilmente un corte de páncreas de otro de parótida (que se asemeja a él en muchos aspectos). Por supuesto, la presencia de los islotes de Langerhans es otra característica de identificación, pero en algunos preparados se necesitael escrutiniomuydetalladoantes de identificarlos con certeza. De los relativamente escasos conductillos intralobulillares los de mayor tamaño están rodeados por tejido conectivo denso que proviene de los tabiques de los cuales surgen (fig. 22-1). Los conductos intralobulillares dan origen a finísimos conductillos recubiertos de epitelio aplanado que conducen a acinos, y que han recibido el nombre de conductos intercalados por la forma enqueestándistribuidos entre las unidades secretorias y los conductores intralobulillares.Comoseñalamos, los conductosintercalados llegan y penetran en la parte central de los acinos y se les identifica en la forma de células centroacinares (figs. 22-2, 22-3 y 22-4). La luz del conducto de Wirsung está recubierta de epitelio cilíndrico, y entre las células cilíndricas comunes están intercaladas células caliciformes. Cerca del duodeno el conducto principal puede recibir la secreción de pequeñas glándulas mucosas. Los conductos interlobulillares están recubiertos de epitelio cilíndrico bajo. En los conductos intralobulillares el epitelio es cilíndrico,bajo o cúbico,yenlosconductosintercalados,cúbicoaplanado. CONTROL DE LASECRECIONEXOCRINA DEL PANCREAS
El jugo pancreático contiene muchas enzimas importantes, entre otras: tripsina, quimotripsina, lipasa,DNAasa,RNAasa,fosfolipasaA,amilasa,carboxipeptidasas A y B y elastasa que se necesitan paraqueprosiga la digestión del alimentoque llegó del estómago. Se requiere un mecanismo para regular la secreción del páncreas con base en el contenido que expulsa el estómago al duodeno. Tal mecanismo existe en forma de dos hormonas sintetizadas por la mucosa duodenal, cuando le llega el material acidificado del estómago. Las hormonascirculan hasta los capilares del páncreas y estimulan la secreción exocrina. La secretina estimula la secreción de los ingredientes no enzimáticosdeljugopancreático, de tal forma que ejerce fundamentalmente su acción en células de los conductos finos. La segunda hormona, pancreocimina, es mucho más eficaz que
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endocrinas pasan directamente a la corriente sanguínea como describiremos en este apartado. SU secreción exocrina recibe el nombre de bilis y pasa a un sistema deconductosque al final la vacían en el duodeno. El hígado posee una estructura vascular muy singular porque recibe sangre tanto venosa como arterial. La primeraenlaforma desangre arterial, se CONSERVACION DELA POBLACION distribuye en una zona importante de las vías intesDE CELULASACINARES tinales, en la cual los capilares han absorbido, por ejemplo, glucosa y aminoácidos, que son productos Podría pensarse que las células acinares tendrían las proteínas especialización tan grande que han perdido su capa- de la digestión de los almidonesy dentro de dichas vías, y además, otras substancias; cidaddedividirse. Sin embargo,enestudiosen lasangre en cuestión, llena deproductosde la didiabetesinducida por extractosadenohipofisarios, gestión, pasa a la uena porta que llega al hígado en Ham y Haist observaron muchas figurasmitóticas en células acinares y también en las células canalicu- el hilio hepático. Sin embargo, el hígadotambién necesita sangrearterialque le llega por la arteria lares, efecto que tal vez dependió de la hormona de la glándula crecimiento en los extractos utilizados. Por lo seña- suprahepáticaquetambiénpenetraen lado en situaciones corrientes, al parecer las mitosis en su hilio. Todavía más, por ser el hígadouna exocrina endocrina y por igual, para que ocurren en las células acinares sirven para repo- glándula cumplir su secreción externa debe contar con un sisner su número conforme se desgastanydesaparetemade conductos. La bilis, que esla secreción cen. exocrina, se reúne en el hígado como lo describireHIGADO mos. El conducto terminal en el cual se reúne recibe el nombre de conducto hephtico y también sale de ESTRUCTURAANATOMICA la víscera a nivel del hilio. Todavía más, el hígado Y MICROSCOPICA forma un poco de linfa que es drenada por linfátiEl hígado es una glándula enorme, la mayor del cos que convergen cerca del hilio y que salen de é1 cuerpo, que pesa en promedio 1.5 kg en el adulto. en tal sitio. (El drenajevenoso del hígado se hace Su color es pardo rojizo y está cubierto con una fi- por medio de lasvenassuprahepáticas,peroestos Gltimos vasos salen de la víscera por otra vía.) Por na capa de tejido conectivo resistente que suele ser llamada cúpsula de Glisson. La mayor parte del hí- lo expuesto, hay cuatro grandes estructuras tubulagado está en la mitad derecha del cuerpo con su su- res que entran o salen del hígado; las dos primeras perficie superior convexa adaptada íntimamente a la que penetran en suparénquimaestepuntosonla concavidad de la hemicúpula diafragmática derecha vena porta y la arteria hepática y las dos que salen (fig. 21-1). Tienedoslóbulosprincipales, delos son el conducto hepático (para la bilis) y los linfáticuales el derecho es mucho mayor que el izquierdo cos. (fig. 21-1). Su cara inferior se muestra en la figura señalada, en que se advierten las impresiones de los ESTRUCTURA MICROSCOPICA DEL HIGADO, diversos órganos con los que se pone en contacto OBSERVADACON EL MICROSCOPIO (partes delasvíasdigestivasydelriñónderecho, FOTONICO que están separados del hígado en la fig. 21-1), de tal formaquelacarainferiora veces recibe el En el estudio de la arquitectura histológica del hinombrede superficie visceral. Poseeunacisura gad6 tal vez lo más importante por recordar es que, transversal profundaycortallamadasurcotransademás de ser unaglándulaexocrinayendocrina verso o hilio hepútico (no se señala en la fig. 21-21). por igual, tiene la singularidad de que no hay una Dicho surco tiene interés particular en lo que toca a diuisibn de trabajo entre las células encargadas de la la estructura microscópica de esta víscera. secreciónexocrinaylasqueseocupande la enEl hígado,asemejanza de otrasglándulas, tiene docrina.Todossushepatocitosproducenambas parénquima y estroma. El primero comprende célusecreciones. Por tal razón, el parénquima hepático las epiteliales de origen endodérmico llamadas hepa- está dispuesto de modo que todo hepatocito en una tocitos. El segundo deriva del mesoderm0 y consiste o más de sus superficies: 1) sobresale en un conducen tejido conectivo ordinario. El hígado es una glán- to que conecta con otro mayor para transportar al dula exocrina y endocrina por igual. Sus secreciones exterior su secreciónexocrina(bilis),y 2 ) estáen
la secretina paraestimular la secreción de jugo gástrico rico en enzimas, de tal forma que se piensa que su acción la ejerce en las células acinares. La estimulación de nervio vago induce moderada secreción, pero el control de este fenómeno al parecer es más bien hormonal.
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SISTEMAS
Y APARATOS
Vena central
DEL CUERPO
\
Tabique mterlobulillaI r
Trabeculas
c:on sinusddeS interpuestos
Dos Breas porta en si tios de urlión de los tabiques Fig. 22-6. Microfotografía de poca amplificación del hígadode cerdo, enqueseadvierte clásico en este especie.
contacto con un vaso sanguíneo en el cual descarga su secreción endocrina. Antes de explicar en detalle las funciones anteriores del hepatocito, es necesario describir lo que se ha conocido como el lobulillo hephtico clásico porque en su interior existe el orden y la disposición que permiten la síntesis y l a expulsión de secreciones exocrina y endocrina. El lobulillohepáticoclásico Como explicaremos más adelante,se han observado dos tipos de lobulillos hepáticos. En este punto describiremos solamente el clásico lobulilto, pues fue el primer tipo descrito y corresponde al que precisamente se ha conocido como lobulillo del higado, sin grandesdiscriminaciones. Como se describió enel capítulo7, los lobulillos de una glándula suelen estar separados por finos tabiques de tejidoconectivocorriente llamados fabiquesinterlobulillares. En consecuencia, los Iobulillos se identifican como los segmentos de una glándulalimitados por tabiquesinterlobulillares;este fue el criterioadoptadocuando se describióoriginalmente el lobulillohepático. Sin embargo, surge un problema, porque en el ser humano el hígado no tiene tabiques interlobulillares (describiremos la forma en que se ha resuelto este problema en histología). Sin-embargo, en cerdos (fig. 22-6) y otros animales, se observaron tabiques con disposiciones que
el lobulillohexagonal
demarcabanperfectamente los lobulillos. Aún más, se vio enel cortetransversalque los lobulillos del hígado del cerdoeranpoliédricos,esto es, a menudo hexagonales y podia adaptarse lado con lado de tal formaque enla esquina de cadahexágono se unían los límites o tabiques entre tres lobulillos (fig. 22-6). Aún más, en cadaesquina (en las cualesse unían las tres caras interlobulillares) el tejido conectivo es más abundante, y en la inspección minuciosa se advierte enel corte transversal una ramilla de la vena porta, delaarteriahepática y deun conductillo biliar junto con un linfático. Este agrupamiento de ramas de los cuatro tubos, junto con el tejido conectivo que las incluye, constituye lo que se conoce como un espacio o conductillo porta. Enla esquina inferior izquierdadelafigura 22-6 se advierten dos áreas de este tipo, aunque no muy claras. Como señalaremos,dichosespacios o víasportatambién aparecen enel hígadohumano(fig. 22-7), pero no están conectados entre sí por tabiques de tejido conectiuo. A pesar de ello, sirven como puntos de referencia que, siseunieran por líneas imaginarias, permitirían visualizarel contornoylímites de los lobulillos. Por último, antes de terminarcon el comentario de loslobulillos del cerdo,debemossefialar otro punto de referencia que indica el eje de un lobulillo poliédrico y es la vena central (fig. 22-6) que drena sangredel lobulilloaotraszonas.
PANCREAS. HIGADO
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Fig. 22-7. A ) Microfotografía de poca amplificación del hígado, enquese advierte a la izquierda un espacioportacon una ramifi(PV) y a cación de la vena porta la derecha, una vena central (CV). Entre estasdosestructuras se observan trabeculas de células hepáticas con sinusoides entre ellas. B) Espacios porta con mayor amplificación. Con las letras PV se ha señalado una ramade la venaporta; la de la arteriahepática se señala con la letra A, ladel conducBD, y lo que protobiliar,con bablemente fuera un linfático, con la letra L. Obsérvese que vena, arteria,conductobiliarlinfáticoestán dentro de un estroma de tejido central con conectivo. C ) Vena mayor amplificación. Apréciese que los sinusoidesvacían su contenido en lavenacentral (CV), exactamente por debajo del centro, yque el recubrimiento de endotelioposee muy poco tejido H. conectivo. (Por cortesía de Whittaker.)
El lobulillo clásico en el
ser humano
En el ser humanoloslobulillosclásicossonmás difíciles de identificarporqueno están separados por tabiques. De este modo, para visualizarlo el observador necesita identificar los dos puntos de referenciaseñalados, que sonlos espacios porta y las
venas centrales, mismos que describeremos con mayor detalle. Espacios porta y sus orígenes. Como hemos señalado, el hígado del ser humano está cubierto de una fina cúpsuh de tejido conectivo (de Glisson)que contiene muchas fibras de colágena dispuestas regularmente y fibroblastos dispersos, capa que a su vez
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
está cubierta por otra de células mesoteliales. En segundo lugar, en el hilio del hígado el tejido conectivo de la cápsula se extiende a manera del tronco de un árbol que penetra enel parénquima dela glándula. En el interior deeste órgano, el"árbol"de tejido conectivo se ramifica extensamente y las ramas se extienden en direcciones tan diferentes que llegan a todas y cada una de las partes del parénquima hepático, separadas incluso por 1 mm de distancia. Estasramas siguen trayectosbastante irregulares y, por esta razón, los cortes finos para estudio microscópico por lo regular las muestran en forma oblicua y transversal, de tal modo queenelestudio con el microscópicofotónico,conpoca o granamplificación, su aspecto es el de zonas más o menos triangularesdetejidoconectivo que con mayor frecuencia contienen loque parecen sercuatroorificios(fig. 22-7B). Los orificios,porsupuesto, son el interior de las ramas de los cuatro tipos de tubos que llegan a todaslas partes del hígado.Describiremosahora la naturalezade tales tubos. Tubos en los espaciosporta. La más grande estructuratubular que aparece en todaslas ramas del árbol del tejido conectivo esuna rama de la vena porta indicada con las letras 'l en la figura 22-7A y B. Lasangre complementariaque llega al hígado es de tipo arterial; y se distribuye en su parénquima por medio delas ramas de laarteriahepáticaque tambiéncursahasta los espacios porta;éstos,por supuesto poseen un calibre mucho menor que las ramas de la vena porta, como puede observarse claramente enla fig. 22-7B, sitio en el cual con la letra A se ha señalado la rama de la arteria hepática. Por la razón expuesta, es a través de las ramas del árbol de tejido conectivo que se distribuye la sangre de la vena porta y la arteria hepática de todas las partes del hígado desdeel hilio. Las otrasdosestructuras tubulares queaparecen en las ramas del árbol de tejido conectivo permiten la salida de algunoslíquidos, desdeel hígado. Uno de tales conductos, en cada rama del árbol de tejido conectivo, es el conducto biliar, compuesto de célulasepiteliales (BD en la fig. 22-7B),por el cualse expulsalasecreciónexocrina delas células del parénquimahepático.Losfinosconductos en las diversas ramas en su trayecto de salida desde el hígado al final se reunirán enel tronco del árbol, y también vaciarán su contenido en el conducto hepático. El cuarto tipo de estructura tubular que aparece en todas las ramas del árbol posee una fina pared, y es un vaso íinfútico. Loslinfáticos delas diversas ramastambiénse unen altronco del árbolydrenan linfa desde el hígado. La estructura que posiblemente sea un linfático está señalada con la letra L en la
parte B de la figura 22-7(laotra posibilidad sería quefuese una fina rama de la vena porta, relativamente grande). En siguiente lugar el estudianteque analiza un corte del hígado humano, debe saber que el calibre del espacio porta varía en relación con el tamaño de la ramadelárbol quefue seccionada en ese punto. Por ejemplo, una rama gruesa cerca del tronco será lo suficientemente grande y contendrá grandes tubos, en tanto que si el corte se hace por una rama fina cerca de su terminación, será pequeña y tendrá finos tubos en su interior. En ocasiones, los espacios porta representan el plano de secciónporsitios en los cuales se ramifican uno o más de los tubos y en ese punto se advierte que hay más de cuatro estructuras tubulares. Venas centrales y sitio de drenaje. Talcomo describimos el hígado recibe sangre de la vena porta y la arteria hepática, en las ramas del árbol porta, y de ellas es llevada a los sinusoides que se ramifican y pasan por el parénquima del lobulillo desde su periferia hasta vaciar su contenido en su vena central. En párrafos siguientes describiremos en mayor detalle los sinusoides. En la figura 22-6 se muestra una vena central enel lado derecho de la ilustración de laparte A de la figura 22-7, sitio en que lleva las letras C. Otra aparece en mayor detalleenlaletra C de la misma figura. En esta última ilustración los sinusoides,que en apariencia sonenla figuravías vacías,aprecianclaramente y también la forma en que desembocan en tal estructura. La venacentral drenaen otrasvenasdemayorcalibrellamadas sublobulillares y éstas, a su vez, lo hacen en las venas hepáticasquesalen delhígadoen planoposterior y vacían su sangreenlavena cava. El sistema de venas que drena sangre desde el hígado no cursa por el &bol de tejido conectivo como la vena porta y la arteriasuprahepática que distribuyen sangre por el hígado y todavía más, dentro de tal glándula los dos sistemasde vasos están totalmente independientes. Las venas centrales del hígado, dado que no guardanrelacióncon los demás vasos, constituyen un punto de identificación útil paralocalizar el centro de loslobulillos tal comodescribiremos en párrafos siguientes.
Descripción de los cortes transversales de lobulillos clásicos, en el hígado humano Los lobulillos clásicos tienen una longitud un POmayor que su anchura. Estándispuestos intimamente enuna formapocoordenada de talmodo que en cualquiercorte del hígado pueden serseccionados en cualquierplano. En consecuencia, es CO
PANCREAS. HIGADO
muy difícil detectar un lobulillo que haya sido cortado en forma tranversal nítida. El primer punto de identificación por buscar es la vena central que tiene aspecto de un círculo, porque ha sido seccionada en formatransversal. El siguiente punto es determinar si existen o no espacios porta alrededor, que pudieran unirse con líneas imaginarias para formar el contorno de lo que podía ser la periferia de dicho lobulillo. El estudiante no debe esperar que las líneas imaginarias que conectan los espacios porta formen un hexágonoperfecto,pero ensu análisis con un número importante de venas centrales por lo regular advertirá que existe una vena central alrededor de la cual hayvarios espacios porta(lo cual puede apreciarse en la fig. 22-S), aproximadamente a la misma distancia desde la venacentral.Dichas áreas, si se conectan con líneas imaginarias,delinearán los lobulillos cuyo contenido describiremos. Parénquima. Con el objetivo de poca amplificaciónnecesariopara estudiar o parafotografiar un corte transversal completo de un lobulillo de hígado Espacio porta
Fig. 22-8. Microfotografía con poca amplificación en un clásico lobulillo del hígadohumano. Se incluyen cincoáreasporta queindican la periferia del lobulillo. Obsérvese que los tabiques de tejido conectivo que aparecen enel hígado de cerdo en la figura 22-6, no aparecen enel hígadodel humano.
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de cerdo (fig. 22-6) o de humano (fig. 22-S), los hepatocitos del parénquima del lobulillo (células obscuras en las figs. 22-6 y 22-8) parecen estar dispuestas en hileras irregulares que se ramifican y convergen a medida que van dela periferia a la vena central. Entre estas hileras irregulares de hepatocitos hay espacios clarosamanera de hendiduras que representan los sinusoides hepáticos.
Disposición tridimensional de los hepatocitos El ejercicio más difícil en histología tal vez sea visualizar en forma tridimensional a los hepatocitos y sinusoides, al observarloscortes(quecon fines prácticos sólo muestran dos dimensiones). La estructura tridimensional por visualizar permitirá que cadahepatocito que quede enel borde deuna vía que conduciráa su secreciónexocrina (bilis) al conductobiliar en el espacio porta, y al mismo tiempo, dicho hepatocito también debe estar en vecindad cuando menos con un sinusoide para así expulsar su secreción interna por la corriente sanguínea. Consideraremos la forma en que se logra lo anterior. La figura 22-9 es una micrografía de gran amplificación de parte del hígado humano, en el cual los sinusoides (algunos de ellos marcados con la letra S ) están distendidos, un poco más de lo corriente y en consecuencia, se observan con facilidad. En esta ilustración señalaremos con claridad que la membrana de prácticamente todos los hepatocitos en algún sitio de circunferencia está en contacto con un sinusoide y en muchos casos, con dos de ellos. Ante lo anterior, podemos asegurar que si cualquier hepatocito parece no estar en contacto con un sinusoide enun corte dado, cualquier cortehecho por arriba o por debajo del plano examinado o fotografiadodemostrará que sí lo está. En siguiente lugar podríamos preguntarnos la forma en que cada hepatocito de la figura 22-9 está en el borde de una vía en la cual descarga su secreción exocrina, y tal vía conduce a un conducto biliar en un área porta. En primer lugar, hay que explicar que la vía en la cual el hepatocito secret? s u secreción exocrina recibe el nombre de conductillo biliar, que no es más que una hendidura intercelular entre las membranas de dos o más hepatocitosvecinos. Dos conductillos, indicados por flechas, aparecen entre hepatocitos enun corte transversal en una hileratricelular en la figura 22-10. En consecuencia, no existen los conductillos, salvo que coincidan cuando menos dos hepatocitos o más, y no serán continuos,salvo que lo sea también una hilera de
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO Fig. 22-9. Microfotografía del hígado del ser humano. Los sinusoides están moderadamente distendidos, y portalrazón, las trabéculas están un poco más separadas de lo común. Adviértaseque las trabéculas se continúanentre sí y siempre rodean un sinusoide, y algunos de ellos tienen la letra S. Las letras señalan el núcleo de las células endoteliales o de Kupffer.Obsérvese que casi todas las trabéculas en este corte tienen una o dos células de anchura. (Por cortesía de W . Whittaker.)
cuando menos dos hepatocitos. De este modo para queexistanlosconductillos y sean continuos, de manera que drenenla bilis de los hepatocitos hasta losconductosbiliares enlas vías porta, lascélulas del hígado deben estar siempre dispuestas en lo que se hallamado frubécula, y cadauna de las cuales debe contener cuando menos dos células de espesor o anchurapara que siempreexista un canalículo entredichasestructuras.Unatrabécula puedetener la anchura de dos células o más o grosor bicelular, pero no puedetener ambascaracterísticas pues si tuvieratrescélulas de anchura y tres células de espesor, las más internas, si bien tendrían acceso a los conductillosbiliares,no lo tendríana la sangre del sinusoide. Todavía más, las trabéculas de hepatocitos deben anastomosarseampliamente enel lobulillo, en forma tal que permita a la bilis de los conductillos drenar en un conducto biliar deuna zona porta. De manerasemejante,los sinusoidesenlas redes trabecularesdebenconectar entre sí para vaciarla sangrequepasa por ellos,hastalavena centraldelobulillo. La continuidad delos conductillosbiliares en trabéculasdehepatocitos pueden demostrarse si se aprovecha el método histoquímico que denota la presencia de la enzima fosfatasa alcalina, que delinea losconductillosbiliarescomo se muestra en la figura 22-11. En este sitio es evidente " que los conductillos biliares cursan entre los hepatocitas delas trabéculas en las cualesestán, Y que tienen una anchura o un espesor de cuando
tillos pueden sercontinuos desde un punto dado dentro del lobulillohastaunavía porta, sitio enel cual vacían su contenido biliar, como se describirá. En conclusión podemos decir lo siguiente: la forma más sencilla de visualizar tridimensionalmente el parénquima de un lobulillohepático que cubriera los requerimientos de que todo hepatocito estuviera al borde y formara el límite de un conductillo y un
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dos células. Las trabéculas de los hepatocitos se anastomosan entre sí, y porestarazón, los conduc-
Fig. 22-10. Microfotografía de un corte teñido con hematoxilina y eosina, observado en microscopio por contraste de fase y con inmersión en aceite, en que aparecen dos conductillos biliares (indicados por flechas). El espacio claro de la esquina superior derecha es un sinusoide,
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sinusoide es concebirlo como una red tridimensional de trabéculas irregular de hepatocitos. Estos tienen por lo menos dos hepatocitos de anchurao grosor y se ramifican y anastomosan entre sí de modo que delimitan los sinusoides ramificantes, en los intersticios de la redtridimensional. El conceptodescrito explicaría más fácilmente lo que se observa en las figuras 22-9 y 22-11, que deben compararse entre sí y con las figuras 22-6 y 22-7. Debemos mencionar que la dirección general en la cual se ordenan las trabéculas de los hepatocitos que se ramifican y anastomosan, es desde la periferia del lobulillo en sentido radial, hasta su vena central, como se muestra en la figura 22-6. Otro concepto de la estructura de los hepatocitos. En los cortesdehígadoamenudo se observanlo que parecen ser hileras simples de hepatocitos. Sin embargo, con base en todo lo expuesto, advertiremos que si fueran hileras solas de estas células en el hígado no habria continuidad de los conductillos en toda su longitud. Sobre tales bases cuando se observan en los cortes hileras solas y por desgracia se les llama a veces cordones hepáticos, siempre deben tener cuando menos otra hilera por arriba o por debajo, de tal forma que exista un conductillo continuoentredoshileras. Sin embargo,haydudaen cuanto al número de hileras que deben estar presentes por arriba o por debajo, de una hilera dada, en un corte.
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Como' se demostró en la figura 1-15, un fragmento seccionado desde la base de la célula, que tuviera una célula de espesor pero muchas células de profundidad, en el corte tendría aspecto de una sola hileradecélulas. En consecuencia,cualquierhilera aislada de hepatocitos en cualquier corte dado, POdría ser una rebanada a través de una trabécula que tenía pocas células de profundidad, o bien tantas células de profundidad que podría llamarse una placa celular. Sin duda, el concepto de que el parénquima está compuesto de placas de hepatocitos ha despertado notable interés. Sin embargo, en nuestra opinión, si estuvieranen el parénquimaplacasde células, los cortes al azar en ocasiones se harían en forma paralela a sus superficies anchas, y en consecuencia, tendrían el aspecto de grandes zonas de hepatocitosvecinos,yloquecabríaesperar es que dichas zonas aparecieran con enorme frecuencia. Sin embargo, si se usa el término placa no para denotar las disposiciones planas de hepatocitos con una célula de espesor, sino las disposiciones curvas de hepatocitos atravesadas libremente por los sinusoides, tal vez sería mejor llamar trabéculas anastomóticas a los grupos de hepatocitos entre los sinusoides. En nuestra opinión, se usa en forma demasiado general el concepto de placa, como para interpretar lo que se observa en las figuras 22-6, 22-7 y 22-11, como cortes a través de placas, y en consecuencia, es más lógico interpretar dichos cortes del parénquima de los lobulillos, como estructuras compuestas de trabéculas anastomóticas de hepatocitos con sinusoides en sus intersticios. En lo que toca a la bibliografía de la hipótesis de las placas, consúltese la obra de Elías. Sangre y flujo de bilis en direcciones contrarias. Dentro de los lobulillos, como aparece en la figura 22-12, la sangre de la vena porta y la arteria hepática de las vías porta penetra (pero no tan directamente como se muestra en el esquema) en los sinusoidesentre las trabéculasde los hepatocitosyen estos sinusoides se mezcla y fluye hasta llegar a las venas centrales. La bilis secretada por los hepatocitos en los conductillos de trabéculas fluye por tales conductillos hasta llegar a un conducto biliar del espacio porta. En consecuencia, en el tejido entre los espacios porta y las venas centrales, la sangre y la bilis fluyen en direccionescontrarias. Otros comentarios sobre los lobulillos hepáticos
Fig. 22-11. Microfotografía de trabéculashepáticas en que se advierten sus conductillosbiliares demostrado; en esta imagen por mediodeuna reacción histoquímica para la fosfatasaalcaliLobulillo significa lóbulo pequeño, y el término na. Las células las de trabéculas son grises (no se observan los lóbulo parecer se Originalmente para núcleos), y los espacios sinusoidalesson pálidos. (Por cortesía de describir cualquier zona redondeada y sobresaliente M. Phillips y J.Steiner.) estructura una de como la oreja. En relación los con
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SlSTEMAS
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La bilis del canalículo fluye hacia el conducto billar
de
rama \ porta y de la arteria hepática llega a
Fig. 22-12. Esquemadel mecanismo por el cual lasangrede ramasdela venaporta y la arteria hepática pasa a los sinusoides que están entrelas trabéculas y que vacían su contenido enuna vena central (derechu). Tambiénseseñala la forma en que cursa la bilis en direccióncontraria en los conductillos, para desembocar en el conducto en espacios porta.
I los slnusoides, sltlo en el cual fluye a la vena central del lobullllo
órganos glandularesse empleóparadesignarcualquierparte que sobresalía de lamasaprincipal del órgano, o queestabaseparada de otraszonas por grietas,tabiquesdetejidoconectivo o indentaciones. Lobulillo se utilizó por primera vez para designar pequeñaspartes de lóbuloseparadas entre sí por un orden menor de grietas o cisuras,tabiques o bien indentaciones.Sinembargo,con el microscopio fotónicopor lo regular loslobulillos delasglándulas exocrinasnoeran solamentepartes separadas mutuamente portabiques,sinotambiénpartes en las cualeslasunidades secretorias drenaban enun conducto intralobulillar común, o en un conjunto de estos últimos. De tal forma, apareció una segunda definición de lobulillos,esto es, pequeñas subdivisiones de un órgano constituidas por grupos de unidades secretoriasintimamenteadosadas quedrenan en un conducto o un conjunto de conductoscomunes. Estasegunda definición fue útil; porejemplo, permite identificar los lobulillos del riñón a pesar de que no están separados entre sí por cisuras, tabiques o indentaciones. A pesar de lo expuesto el hecho de que existan dos formas de definir los lobulillos causa complicaciones en lo que toca al hígado, porque la zona definida en una forma no es la misma que la definidaenla otra. Describiremosambos tipos de lobulillos.
Los clásicos lobulillos hepáticos en el hombre son relativamenteblandos y en lossitios en queestán dispuestos lado con lado no puedenseguir un trayecto regular (uno puede superponerse al siguiente). Todavía más, no están ordenados lado por lado, sino envezde ello,lo están en talforma que uno puede estar orientado hacia un punto y el siguiente, en dirección diferente. Otra dificultad es que es fácil pensar quPexistieranseis espacios porta que pertenecen acadalobulillo, pero incluso en la disposición ideal cada espacio porta sirve, y de este modo, "pertenece" a los tres lobulillos entre los cuales está. Los espacios porta, por lo expuesto, no pertenecen a un lobulillo particular sino simplemente transcurren entre los lobulillos y siestas estructurasnoestuvieran dispuestas de maneraregular, un espacio porta que corriera paralelo a un lobulillo, probablemente no seguiría tal trayecto paralelo al eje longitudinaldelos lobulillosentrelos cuales está. Sólo hay una remota posibilidad de que los seis espacios porta que están entre tales lobulillos de disposición irregular, siempre corrieran en la mismadirección, de tal modo que pudieran ser seccionados en forma transversal enel mismoplano enlosseis puntos alrededor del lobulillo. Es más probable que los espaciosporta "no aparecieran" en un corte dado en variospuntos de la periferiade un lobulillo enla
PANCREAS, HlGADO Y VESICULA
seccióntransversal,porque entales puntos(entre los cuales "falta") siguiera otradirecciónparalelaa otrolobulillo, y quedarse porarriba o pordebajo del corte que se estudia. La razón por la cual debemos aceptar la gran dificultad de imaginar tridimensionalmente el hígado es que esta víscera puede ser afectada por deficiencias nutricionales, toxinas, disminución de la circulación u otrosfactores, y esde enormeimportancia interpretar el origen de su lesión hasta el punto de saberlaspartes de loslobulillosobservados enun corte, que cuentan con el mejor y con el peor riego sanguíneo. Más tardeexplicaremospor qué no es satisfactorio interpretar las lesiones de los lobulillos con base en el concepto del lobulillo clásico, y también en éste y otrosaspectospor quéhasido útil considerar otra unidad estructuralpropuesta por Rappaport y que ha llamado el acino hepático. Sin embargo, antes de describir este último para completar la exposición delos lobulillos,comentaremos el segundo tipo,que ha sidollamado lobulillo porta.
El lobulillo porta Como hemosseñalado,otraforma de definir el lobulillo en una glándula exocrina es considerar que cualquier grupo de unidades secretoriasvacían su producto en los conductosfinos, los cuales,a su vez, al unirse y vaciar el contenido de una región
LOBULILLOS
general de los cordones y sinusoides (aunque ambos se anastomosan)
HEXAGONAL
Fig. 22-13. Esquemaqueilustra los conceptos dela composición del parénquima hepático por: 1) lobulillos clásicos o 2) lobulillos porta(como se observaría enun cortetransversal).
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dada enun conducto importante, constituyen el 10bulillo. En muchas glándulas exocrinas dichas regionesestán separadas entre sí por tabiques de tejidoconectivo, de talmodo quela zonaa la que corresponde el término lobulillo eslamisma con cualquiera delas definiciones utilizadas. Sin embargo, algunas zonas pequeñas del hígado cuyas unidades secretorias, esto es, las trabéculas vacían su contenido en un conducto común y principal (conducto biliar enel espacio porta),no son lasmismasque estánrodeadas por los tabiques de tejido conectivo enel hígadode un cerdo, o queconstituyen según los expertos los clásicos lobulillos en el hombre. En el lobulillo clhico, el parénquima es el tejido (trabéculas de hepatocitos) que rodeaauna uena central (fig. 21-13), pero enel lobulillo porta el parénquima es el tejido que rodea a un área porta porque es precisamente ella la que contiene el conducto biliar en elcual vacían su secreciónexocrinalastrabéculas hepáticasvecinas(fig. 22-13). Como se muestra en lafigura 22-13, loslobulillosporta tienen forma triangularaproximada enel corte transversal, y SU número esel doble delquetienenlos lobulillos clásicos (enespeciesquetienen lobulilloshexagonales clásicos). Como se muestra enelladoizquierdode lafigura 22-13 las trabéculashepáticasrepresentadaspor líneas queprovienen deuna venacentral, divergen y convergen de nuevo hasta vaciar la bilis (a través de 1.0s conductillos que describiremos más tarde) en el conducto biliar del área porta. Una persona queestudia cualquieraspecto dela corriente de bilis por el lobulillo que tiene la impresióndeque el lobulilloporta es un concepto más adecuado en la práctica, pero se si estudia la corriente desangre por los sinusoidesdel lobulillo, el concepto del lobulillo clásico tendría algunas ventajas. Sin embargo, en loque toca aloslobulillos clásicos, se ha supuesto que en cualquier punto dado de un corte la sangre derivada de la arteria hepática y la vena porta en los espacios porta en el nivel que se observa dicho corte fluye directamente a los sinusoides que aparecen alrededor del espacio porta en dicho corte particular. Este conceptodemasiado simplista fue erróneo, y la investigación de la forma en que llega realmente la sangre desde las vías porta a los sinusoides en un momento dado, hizo que surgiera el concepto de las unidades estructuralesllamadas acinos, envezdeldelos lobulillos, mismas que describiremos. Sin embargo, enprimerlugar debemosexplicarpor qué lasdiferencias en las características de la sangre que pasa en diferentes segmentos delossinusoidesdelhígadoadquiere tanta importancia,cosa que haremos enel próximopárrafo.
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Comentarios introductorios sobre la importancia metabólica de los hepatocitos Para explicar por qué es tan importante el riego sanguíneo de los hepatocitos, en primer término debemosadmitirque describiralhígado comouna glándula exocrina y endocrina, es un concepto muy simplificado, porque facilitaba la descripción histológica. Sin embargo, es momento de insistir que además de sus funciones puramente secretorias, los hepatocitosdesempeñanunnúmeroimportantede funciones rnetabólicas que, según los expertos, llega incluso a 500 o más, de máxima importancia para conservar la viabilidad y salud corporales. Es precisamente en relación con tales funciones y sus trastornos posibles, a causa de las características y cantidad de sangre que pasan por lossinusoides,que adquiere tanta importancia conocer el trayecto que sigue la sangre por el parénquima hepático. Las múltiplesfuncionesmetabólicas del hígado son facilitadas por el hecho de que los hepatocitos sonlasprimerascélulasparenquimatosasconlas cuales se ponen en contacto directo los muy diversos nutrimentos que el intestino absorbe y que llevan a la sangre por el sistema porta. Los hepatocitos se encargan del “procesamiento” y distribución de tales nutrimentos. Por ejemplo, son precisamente ellos los que transforman en glucógeno los monosacáridosabsorbidosy los almacenan en esa forma para evitar que los niveles de glucosa sanguínea alcancen lírites excesivos despuésdeingerir los alimentos. Los hepatocitosmástardetransforman el glucógeno de nuevo en glucosa, y la liberan a la circulación paraquela glucemiaorgánica sea adecuada. También intervienen muy directamente en el metabolismo de proteínas y grasas, y en el de hormonas y vitaminas. Además, también participan en la destoxicación de fármacos y algunos compuestos, que en otraforma,causaríandaños. En otraspalabras constituyen un enorme banco de células especializadasen muy diversastareasmetabólicas. Su estructura fina y las formas en que la adaptan para desempeñaralgunasdetalestareas,lasdescribiremos en párrafos siguientes. Los sitiosen el hígado en los que se realizan tales tareas en parte guardan relación conlasconcentracionesdelasdiversas substancias en el plasma, al pasar éste de un extremoaotro del sinusoide. En consecuencia,alrelacionarlasfunciones del hígadocon la estructura microscópica de los hepatocitos, debemos saber, en la medida de lo posible, los sitios en que la sangre porta y arterial entra al sinusoide y sale del mismo. Ello nos obliga a describir en el párrafo siguiente el acino hepático.
Acino hepático La subdivisión del tejido hepático llamada acino no es fácil de explicar ni de comprender, y señalaremos las primeras razones de tal problema. Al estudiar el páncreas advertimos que los acinos son pequeñas unidades secretorias exocrinas dentro de los lobulillos. En unlobulillopancreático hay cientos o miles de acinos y, por tal situación, en estas glándulas los ácinos son subdivisiones estructuralesmuchomenoresqueloslobulillos. Por lo contrario, el acino hepático no es una unidad secretoria exocrina ni es subdivisión de lobulillo clásico, porque incluso en el corte transversal de esta última estructura, el acino ocupa sólo la tercera parte del lobulillo clásico y está compuesto de partes de dos lobulillos clásicos vecinos. De este modo, es más fácil concebir los acinos hepáticos como subdivisiones de una estructura por propio derecho, de tal forma que en vez de concebir al hígado como un órgano compuesto por lobulillos, sería mejor hacerlo en términos de acinos. Sin embargo, para describir la forma de diferenciar los acinos hepáticos todo mundo supone que el lector tiene los conocimientos profundos de los lobulillos porta. Aún más, para diferenciar los acinos hemos utilizado las mismas pautas y puntos de referencia que usamos para localizar uno y otro tipo de lobulillo, que describimos. Los puntos de identificación y orientación son las vías porta y venas centrales. Describiremos la forma de identificarylocalizarlosacinosdespuésdelcomentario siguiente. Ventajas de concebir el hígado como un órgano compuesto de acinos y no de lobulillos porta. ES un hecho manifiesto que las partes de las trabeculas hepáticas más cercanas en las venas centrales están expuestasa la sangrede la ”menorcalidad”porque para llegar a dicha vena, la sangre debió haber pasado por un sinusoide que tiene la mínima distancia desde el espacio porta hasta la vena central. En el sinusoide la sangre continuaría perdiendo oxígeno Y acumulandobióxido de carbono. LOS hepatocitos, inmediatamente junto a las venas centrales, reciben sangre con el menor contenido de oxígeno y nutrimentos,encomparaciónconloqueocurrecon otroshepatocitossituadosmás cerca de espacios porta. Aún más, la sangre en tal punto tendría el mayorcontenido debióxidodecarbonoyotros productos de deshecho del metabolismo. En siguiente lugar, en épocas anteriores a la fecha en que se formuló el concepto del acino, se suponía que los sinusoides del parénquima que rodea inmediatamente a un espacio porta, recibía la sangre con mayor contenido de nutrimentos y oxígeno, concep-
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to que se basó en la idea de que en cualquier punto dado deun espacio porta la sangre era vaciada casi en forma directa desde la arteria hepática y la vena porta, de dicho espacio porta, en los sinusoides que transcurrían en forma radiada desde el espacio porta. Sin embargo, en este concepto no se tomaba en consideración el hecho de que hubiera vasos más finos que proviniesen delos vasos de mayorcalibre en los espacios porta, para llevar sangre a los sinusoidesdel parénquima. Hubierasido laexcepción (en cualquier árbol vascular) si la sangre no fluyese por vasos de calibreprogresivamentemenorhasta llegar a la circulación periférica, sitio enelcual pasaría la sangre en los capilares o sinusoides. El concepto de acinotoma en consideración el hecho de que para que la sangre llegue desde la arteria hepática y la vena porta a los sinusoides, debe haber ramasdela arteria y la vena señaladas que se extiendan aintervalos, enángulosmás o menos rectos, desde la arteria hepática y la vena porta en un espacio porta y en el parénquima, sitio en el cual se ramificarían en vasos finos que desembocarían en los sinusoides. Estas ramaslaterales de laarteriahepática y la vena porta de los espacios porta constituyen "la co-
Fig. 22-14. Esquema que ilustra el concepto de la forma en que estácompuesto el parénquixhadel hígado,poracinos.Paravisualizar la relación de los acinos con los lobulillos clásicos también hemos señalado el contorno de estos Últimos. Solamente sefialamos dos acinos. En uno que está enla zona superior derecha del centro, hemosseñalado con puntos, lastres zonas. La forma del que está por debajo del centro se indica por la disposición de las trabeculas que lo componen. Obsérvese que los acinos tienen formaromboidea enel cortetransversal.Paramayoresdetalles, consúlteseel texto.
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lumna vertebral" de los acinos hepáticos (fig. 22-14), y es precisamente de ellas de donde salen ramillas que llevan sangre a los sinusoides (fig. 22-14), que posee la mayorcantidad de oxígenoynutri; mentos en dicha zonadel parénquima. Parasaber donde está la sangrede mejor calidad en el hígado debemos precisar el sitio en que están situadas estas finísimas ramas de vasos en los espacios porta. Formasde identificar un acino. La identificación deseis áreasporta en cualquier cortedado,que pueden ser unidas por líneas imaginarias hasta formar un hexágono, con una vena central, rara vez es posible enel hígado del humano,por las razones que hemos expuesto. Rappaport sugiere que la tarea del observador serámás fácil si é1 identificasólo dos, tres o cuatro espacios porta perfectamente definidosenlaperiferiade cualquierhexágono quese visualiza alrededor de unavenacentral. En otras palabras, si se piensa en los hexágonos alrededor de venas centrales, falta, en promedio, la mitad delas áreas porta que debieran estar alrededor del hexágono. Lo que se considera como un lobulillo clásico que muestra sólo tres espaciosporta en su periferia,se muestra enla fig. 22-14 a la derecha;indicada por la letra "M" enlos sitios enque faltan los espacios porta. Rappaport piensaque ladistribuciónde las ramas terminalesde unavenaportay una arteria hepática en cualquier espacio porta, proviene de tales vasos en ángulo más o menos recto, estoes, en sentidoperpendicular (como se observa porarriba del centro en la fig. 22-14) hasta puntosangulares alrededor del hexágono enlosque"faltan" espacios portaperfectamentedefinidos (M enla fig. 22-14). Estos vasosterminales más finosse extienden en sentido perpendicular desde los vasos principales, y por esta razón, no son seccionados de modo transversal enlos cortes transversalesde loslobulillos. Sin embargo, a veces son cortados en plano oblicuo porque siguen trayectos irregulares. Ensu trayecto arqueadoe irregular hacia lospuntosdel lobulillo enque faltan los espaciosporta trianguiares (fig. 22-14, "M")puede sercortado repetidas veces o incluso no hacerlo en absoluto en un corte particular. Estas ramas porta y arteriales terminales, en relaciónconlosconductillosbiliaresterminales,forman"la columnavertebral"de masasdel parénquimahepático que enel cortetransversal tienen una formaromboideaaproximada, y que constituyenlos acinos que describiremos. En la zona superior del centro en la figura 22-14 existe una vena central. Un poco por debajo existe un espacio porta de forma triangular típica. En primerlugaranalizaremos los dos finosvasossanguí-
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neos que se ramifican en ángulo recto desde la arte- lobulillo en un corte dado podría ser parte de la zoria hepática y la vena porta, respectivamente, de la na 1, 2 y 3 del acino, cuya trama vascular de sostén vía, para descender en forma vertical en la ilustra- corriese paralelo al plano del corte, pero que estaría ción (es decir, desde la vena central, en la parte sumuy por debajo o muy por arriba de dicho plano. perior del centro) hacia una zona "M", esto es, sitio Por tal razón, lo que parece ser una zona periférica en el cual falta un espacio porta para formar el sos- de un lobulillo en un corte dado, incluso una parte tén de un acino. La extensión de este acino en dos adyacente en el espacio porta, tal vez no cuente con dimensionesestáindicada en la ilustración porque el mejor aporte de sangre, porque está relativamenel área ocupada por el parénquima está totalmente te lejana de la trama vascular de sostén o "columna llena de trabéculas hepáticas que van desde el sostén vertebral" del acino. a la izquierda y a la derecha, y en cada lado las traAcino comounidadmetabólica. Se cuentacon béculas del acino convergen en las venas centrales. datos que indican que los tipos de procesos metabóEl acino,portodoloexpuesto, tiene unaforma licos que se llevan a cabo en las tres zonas del acino romboideaproximadaen el cortetransversal,e son diferentes, lo cual explica por qué algunos agenincluye parénquima queestásituadoenpartesde tes tóxicos y deficiencias nutricionales atacan zonas dos lobulillos clásicos distintos, como se aprecia en diferentes condistintaintensidad. Si se deseandela figura 22-14. talles, convieneconsultarlosartículosdeRappaLas células del parénquima más cercanas a la "co- port. lumna vertebral" vascular del acino poseen la El concepto del acinopermitecomprender el sangre de mejor calidad que cualquiera de sus parhecho de que algunas regiones del lobuliilo hepático tes. Esta zona, que Rappaport califica con el núme- sufran mayor daño que otras en situaciones distinpuede variar de un corte a ro I de un acino, tiene formaovalada en el corte tas, y también porque transversal, y se le ha asignado el número 1 en otro otro la magnitud del daño dentro de la periferia de acino romboidal en la zona superior derecha de la los lobulillos. figura 22-14. El parénquima que rodea la zona 1 es circular, aproximadamente en el corte transversal y SINUSOIDES HEPATICOS Y ESPACIO está indicado en el mismo acino como la zona 2 esta DE DISSE zona es la segunda en el acino que posee el mejor aportesanguíneo. La partemásexterna del acino, Los estudios con microscopio fotónico sugieren la de características irregulares que llega hasta la vena existencia de un espacio entre las paredes de los sicentralhasido calificada como zona 3 y tiene el nusoidesy los hepatocitosque los rodean, mismo aporte sanguíneo mínimo, esto es, de la menor cali- que recibió el nombre de espacio de Disse y no es dad, de cualquier parte del acino. una estructura artificial (artefacto) causada por Resumen. En un corte transversal los acinos contracción, dato comprobado por los estudios con microscopioelectrónico(figs. 22-15 y22-16). Este tienen formaromboideaycadaextremoconverge en una vena central. Si dicho corte se hiciera por el espacio real contiene plasma, pero en la vida posnatal no posee células hemáticas.Contieneinnumecentro, aparecerían las estructuras de sostén constisutuidas por vasos, pero un acino tiene un espesor da- rablesmicrovellosidadesquesobresalendelas bordean do, y si fuera demasiado grueso no sería eficaz en lo perficies libresdeloshepatocitosquelo tocante a sus vasos que llevan sangre al parénquima (figs. 22-16 y 22-17). en puntos relativamente alejados. En consecuencia, Células en las paredes de los sinusoides el grosor de los acinos no equivale a la longitud de lobulillos clásicos. Cuando señalamos que el númeAntecedenteshistóricos.Hacemuchotiempo se ro de acinos es tres veces mayor que el del lobulillo observó con el microscopio fotónico que las células porta,solamenteindicamos lo que se observaen que recubrían los sinusoides hepáticos, eran distincorte transversal. Por supuesto, si no tienen en espesor lo que los lobulillos tienen en longitud, su nú- tas de las que cubrían los capilares normales porque mero será tres veces mayor que un tramo del espa- había dos tipos diferentes de células. Las de un tipo y semejacio porta que se extienda en el lado de un lobulillo eran relativamente delgadas y aplanadas ban a las células endoteliales de los capilares ordinaclásico. Si nuestroconcepto del acino es tridimensional, rios, pero las del otro eran mucho mayores. En los como la estructura vascular de sostén del acino si- cortes su aspecto era estrellado y se les conocía cogue un trayecto perpendicular al de los vasos en los mo células estrelladas de von Kupffer, investigador espacios porta, el parénquima de la periferia de un quea finales del siglo pasadofue el primeroen
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describirlas. También se les conoció como células de Kupffer (fig. 22-15K). Tenían un origen diferente de las células endoteliales puesto que derivan de monocitos, razón por la cual, con fines prácticos, se consideraron como macrófagos. Al describir los sinusoides de la médula ósea y los ganglios linfáticos, se dijo que los sinusoides en estos tejidosestabanrecubiertos por célulasendoteliales comunes. Los estudios con microscopio electrónico sugirieron que las células fagocíticas eran las únicas relacionadas con dichos sinusoides.
Fig. 22-15. Microfotografía electrónica ( X 5 100) dehígado de rata. Adviértase el espacio de Disse entre las células que recubren los sinusoides y los hepatocitos (HI. Entre los hepatocitos pueden observarse conductillos biliares (BC). Dentro de las células hepáticasalternanzonascon glucógeno (ply) con regiones que contienen retículoendoplásmico rugoso y mitocondrias. Se han señalado con las iniciales /ip las gotitas delípido. En la esquinasuperior derecha se observan dos células de Kupffer(K).(Por cortesía de E. Rau.)
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Sin embargo, al observarlasparecíanformarparte de su recubrimiento, porque estaban contra las superficies exteriores de las paredes sinusoidales en las cuales sobresalían por medio de seudópodos, entre las células endoteliales, hacia la luz delossinusoides. Sin embargo,en el hígadolas células de Kupffer forman realmente parte del recubrimiento, intercaladas entre células endoteliales. Estructurafina delas células de Kupffer. Como puedeobservarse en la figura 22-17, las células en cuestióntienen contornoirregular; su citoplasma
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DEL CUERPO Fig. 2 2 - 1 6 . Micrografía electrónica (X 11 000) de un sinusoide de hígado de rata ( S ) en
donde se aprecia una célula endotelial (E) rodeada en todos sus lados por hepatocitos (H). Numerosas microvellosidades en la superficie sinusoidal de cada hepatocito se extiende en sentido perpendicular al espacio de Disse (D), hasta Ilegar a lacélulaendotelial.Adviértasequeno existaláminabasalquerodealacélulaendotelial en el trayecto de s u borde con el espacio de Disee. La flecha indica una extensión de la célula sustentacular (lipocito o célula que almacena grasa, ilustrada en la figura 22-20). (Por cortesía de A. Blouin.)
sobresale en forma de seudópodos y microvellosidades, y entre tales prolongaciones penetran hendiduras en el citoplasma. Una delascaracterísticas de las c6lulas de Kupffer es que contienen túbulos vermiformes en su citoplasma, que tal vezrepresentan reservorios de membrana disponibles para una reacciónfagocíticarápidaa las partículas de substancias. El núcleodelacélula de Kupffer se semeja al de los macrófagos. Dentro del citoplasmahayespaciosrecubiertos por membrana que podrían representar vesículas pinocíticas o fagocíticas. Puede haber material fagocitado; por ejemplo, hierro en la forma de hemosiderina, que sea producto de la fagocitosis y la destruc-
ción de eritrocitosviejos.También existen mitocondrias (fig. 22-17). Se aprecia una cantidad moderada de retículo endoplásmico rugoso (como se advierte en la fig. 22-17), pero no es notorio el aparato de Golgi. Se advierten, con gran frecuencia, corpúsculos densos(lisosomassecundarios) y algunos de ellos se muestran en la figura 22-17. Wisee observó que el citoplasma de las células de Kupffer a diferencia del de las células endoteliales es peroxidasapositivo,locual constituye otraformadediferenciar entre las células de Kupffer y las de endotelio, y por supuesto parecetambién sugerirque e1 origen de estas estlucturas son los monocitos (que poseen gránulos peroxidasa-positivos).
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Estructurafinadelas células endotelialesdelos sinusoides. Una vez que por medio de la microscopia electrónica se confirmó la presencia del espacio de Disse, unpuntopordilucidar fuela formaen que la pared sinusoidal permitía al plasma y a los quilomicronessaliratravésdeella, y aúnasí, excluir las plaquetas y los elementos figurados de la sangre.Muchosestudioshechosconmicroscopio electrónico identificaron finísimos orificios en el recubrimiento (fig. 22-18C) que pudieron ser tomados como "huecos" entre células endoteliales contiguas, o fenestras a través de su citoplasma. Sin embargo, pudoargumentarsetambiénque tales deficiencias intimas en dicho recubrimiento eran resultado de artefactos de fijación. Wisse en sus estudios del hígado perfundido con fijador, llegó aconclusionesdiferentesrespectoal Fig. 22-17. Micrografíaelectrónica ( X 9 700) de una célula de Kupffer (K) enel interior de un sinusoide (S) del hígado de rata. Cerca de la zonamedia de lacélula se aprecianconnitidez corpúsculosdensos (tal vezlisosomas secundarios), y uno grande y rendondeado. Adviértame los muchos seudópodos en este tipo de macrófago, que se observan con gran claridad en el lado derecho de la,zona central. También existen algunas mitocondrias, especialmenteenlamitad izquierdadelacéluladeKupffer. (Por cortesía de A . Blouin.)
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recubrimientode los sinusoides,puesnodetectó "huecos" entre las células endoteliales contiguas, y de este modo concibió que los sinusoides tenían paredes continuas. Además, observó que las fenestras aparecíansolamente enregionesmuyadelgazadas de citoplasma en sitios que é1 llamó "placas de cribas" que se ven en fig. 22-19. Según su criterio, las fenestras u orificios de las placas de cribas serían las únicas vías por las cuales comunicaría el interior del sinusoide con el espacio de Disse. Las fenestras en las placasdecribatienenformaovalynoestán cerradas por diafragmas como en el tipo común de capilarfenestrado. Su diámetropromedio es de 100 nm. Las placas de cribas, al no haber otros huecos en las paredes sinusoidales, pueden ser un filtro paraquelosquilomicrones,porejemplo(de tamaño aproximado al de las fenestras), penetren en el espa-
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO Fig. 22-18. Micrografía electrónica (X 1 4 300) de un sinusoide hepático (S) de rata en corte transversal, en que se observa una célula endotelial (E). Por medio de las "fisuras" intercelulares o fenestras citoplásmicas ( C ) ,se comunican el interior del sinusoide con el espacio de Disse (D). Adviértaseque el espacio de Disse carecedeláminabasal. Las flechas indican las prolongaciones citoplásmicas de las células sustentaculares (células quealmacenangrasa,como se seiiala en l a fig. 22-20). Adviértanse las numerosas microvellosidades en la superficie sinusoidal de los hepatocitos vecinos (H). (Por cortesía de A. Blouin.)
cio de Disse, en tanto que retienen partículas mayores. Además, no exite lámina basal debajo de las células endoteliales que interfiera en su entrada (como seaprecia enlas figs. 22-16 y 22-18). Formas de sostén de las paredes de los sinusoides. El endotelio que recubre lossinusoides no está "apoyado" por una lámina basal, y por esta razón, tenemos que considerar el elemento que evita el aplanamiento de esta capa de recubrimiento, contra las superficies sinusoidales de los hepatocitos y que oblitere el espacio de Disse. En primer lugar, debemos observar que las fenestras en las placas de cribas no impiden el paso libre del plasma, en tal espacio. Por esa razón la presión hidrostática enel es-
pacio de Disse no sería distinta de la del interior del sinusoide, ni habría gran fuerza que aplanara las células. El espacio en sí contiene muy diversas estructuras de sostén. En primer lugar,comopodemos observar en las figuras 22-16 y 22-18, está atravesado por innumerables microvellosidades en las superficiessinusoidalesde los hepatocitos. En segundo lugar,comodemostróWisse,lacapaendotelialestá sostenida enalgunas zonas por prolongaciones citoplásmicas decélulasque almacenangrasaque a veces se conocen como Iipocitos. Estas células de almacenamiento están entreloshepatocitos, en relación con el espacio de Disse de los sinusoides, de tal forma quepuedenser consideradas como un tipo
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intersticial de célula en el parénquima. En lafigura F un lipocito que con22-20 seseñalaconlaletra tiene gotitas de lípidoalmacenado;conlaflecha también seindicauna de sus prolongaciones. Dos prolongaciones de lipocito soportan el recubrimiento endotelial de otro sinusoide, y se ilustran en la figura 22-18 (véanse las flechas). Otrofactorpor considerar esque el citoplasma delas célulasendotelialestal vez noseatanfrágil comoparece,porquecontienemicrotúbulos y filamentos.Además,las células endotelialesestán unidas por un vínculo que tal vez sea del tipo de fascia occludens. Por último existen fibras reticulares enel espacio de Disse, y algunas de ellas pueden observarse en la esquina inferior derecha de la figura 22-19. Estas finísimasfibrasintercelularesson consideradas por muchosestudiosos como lasprincipales estructuras desostén nosólo enlasparedes de lossinusoides hepáticos,sinotambién del tejidoblando de los lobulillos en su totalidad.
Fig. 22-19. Micrografía electrónica de barrido, en que se advierte el recubrimiento endotelial deunsinusoideyelespaciode Disseenel hígado de rata. La superficiede la criofractura muestra prolongaciones a través deunsinusoide enla zona medin, e (H)en laincluye parte de dos hepatocitos dos contrarios del sinusoide, Se observan nítidamentelasmicrovellosidadesque seextienden desde la superficie de los dos hepatocitos, en el espacio de Disse; se ha señalado con la letra M el sitio en que abundan. La superficieinternade la pared endotelial del sinusoide (fracturada oblicuamente) se haseñalado con la letra E. La superficieexterna del sinusoide está indicada por un asterisco. En la superficie exterior del sinusoide aparecen fibras reticulares. Con una flecha se han indicado las áreas fenestradas delendotelio S. E. H., and (placasdecriba).(Brooks, Haggis, G. H.: Lab.Invest., 29:60, 1973.)
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ESTRUCTURAS MICROSCOPICAS DE HEPATOCITOS
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Los hepatocitos poseen muchascaracterísticasde interésgeneralpara quienesestudian biologíacelular, y con tal finalidad fueronutilizadosen los primeros capítulos de este texto, de manera que no es necesario repetir lo que expusimosen capítulosanteriores.Sinembargo,porcomodidadrevisaremos algunospuntosfundamentales. Los hepatocitos que almacenanglucógeno (con tinción para glucógeno y sin ella), se mostraron en la figura 1-19, y losque contenían cantidades excesivas de grasa, en lafigura 1-20. Lasfiguras 3-17 y 3-18 muestran hepatocitos poliploides. Estructura fina. En la figura 4-3 se muestrael núcleo de un hepatocito y en la 4-4 se advierten con mayor detalle la cubierta y los poros nucleares. El citoplasma delos hepatocitosposee en abundancia, diversos tipos de organeloseinclusiones. Las mitocondrias son particularmente numerosas
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO Fig. 22-20. Micrografíaelectrónica ( X 11500) en que se observa un lipocito o célula almacenadora de grasa, señalada con la letra F, entre dos hepatocitos (H) del hígado de rata.También guardarelación con unacélulade Kupffer (K) en un sinusoide (seobserva el interior de este últirno. en la forma de un espacio claro en el h gulo inferior derecho). En el ángulo superior derecho seadvierte la luz de otro sinusoide, con una célula endotelial (E). Los glóbulos de alrnacenamiento de grasa (G) de lipocito han quedado vacíosparcialmente,poraccióndelfijador. La flecha indica una prolongación citoplásrnica desdeel lipocito,quesegúnalgunosautores, (E) permiteelsostén delascélulasendoteliales de los sinusoides, como se advierte en la esquina superior derecha, y también el de las células de Kupffer en las paredes sinusoidales. (Cortesía de A. Blouin.)
(figs. 22-17 y 22-20); y se estimaquecada célula contiene 1 O00 o más de ellas. Son de importancia particular para los hepatocitos por la gran diversidaddeactividadesmetabólicasque llevan acabo estascélulas. En lascélulas hepáticasabundanlos polirribosomas libres yunidosa la membrana. También se advierten los dos tipos de retículo endoplásmico, rugoso y liso, cuya importancia destacaremos al describir las funciones endocrinas de las célulashepáticas. En el citoplasmaestándispersas las llamadas "pilas" de Golgi, tal vez interconectadas por medio de túbulos, como se explicó en el capítulo 5. Algunasestán cerca del núcleo, en tanto que otras lo están cerca de los conductillos biliares
como se aprecia en la figura 22-21. Los saquitos de Golgi también intervienen en las funciones endocrinas de los hepatocitos (véase más adelante). Se observan lisosomas de todos tipos, particularmente cerca de los conductillos (fig. 22-22); algunos contienen lipofuscina que esel pigmento propio del desgaste, porque esta substancia en los hepatocitos es captada por los lisosomas (que por consiguiente reciben el nombre de corpúsculos de lipofuscina). Los hepatocitos también contienen organelos vesiculares Ilamados microcuerpos (señalados en la fig.22-22). En casi todas las especies, pero no en el ser humano, poseen un núcleo denso en su centro, que parece ser cristalino. Los microcuerpos tienenunamembrana
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que los rodea y contienen varias enzimas. La estructuracristalina en el centrodeloscorpúsculos de muchas especies es la uricasa, enzima que interviene enel metabolismo del ácido úrico para ser eliminado del cuerpo. Sin embargo, los humanos al parecer no tienen esta enzima y deestemodo, tienen que excretar el ácido úrico en su forma original, por la orina. La incapacidadparametabolizar o eliminar el ácido úrico producido, así como el que se recibe Fig. 22-21. Micrografíaelectrónica ( X 30 000)de hepatocitos del hígado de gato. En la esquinh superior izquierda se observa un y en su luz conductillo biliar, sobresalenmicrovellosidades. Las abundantesmitocondriasdegran tamaño poseen numerosas crestas. En el interior de lossaquitosde Golgiqueestánpordebajo del centro, seadviertenlaspartículas lipoproteínicas "electrodensas", quesonlasprecursorasdelaslipoproteínas que pasan al plasma. En la esquina inferior izquierda se observan los gránulos de glucógeno dispuestos en rosetas(partículasalfa),contúbulos del retículo endoplásmico liso entre ellas. (Por cortesía de A. Jézéquel.)
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de losalimentos,origina el trastornoconocidocomo gota. En fecha reciente se ha observado que los microcuerpos poseenenzimasqueson importantes para metabolizar los ácidos grasos por oxidación p , y que aumentan en número cuando el sujeto recibe algunos fármacos para aminorar los niveles de lípidosen suero(hipolipemiantes). Después de este resumen general de los organelos de loshepatocitos,intentaremosrelacionarlapre-
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SlSTEhlAS Y APARATOS DEL CUERPO Fig. 22-22, MicrogratlaeIectr0nica ( X 13 000) de treshepatocitos que rodean y torman un conductillo biliar en el hígado de una marmota. Las células en este s l t i o están vinculadas por complelos de unicin. El componente del complelo más cercano a la luzes una uni6n "estrecha" continua o de t i po r6nula occludens. A cierta distanciaestáun desrnusuma. Enel hepatocito del útigzllo ~ ~ q ~ c~icr ~ o r rrcllo se observan algunosreticulos endoplásmlcos rugosos iu /u dereriiu d c / ~ - c v l t w ) . Adviértase tambikn un lisosoma y los dos microcuerpos con su caracterlstica estructura cristalina interna. También apareceescaso retículo endoplásmico liso. (Por cortesía de J . Steiner.)Clave: SER = retículo endoplásmico liso; rER = retículo endoplásmico rugoso.
sencia de algunos de ellos, con sus funciones de estas células. Sin embargo, debemos mencionar ante todo, los tipos de superficies de los hepatocitos.
tacto con el conductillo es secretoria. Describiremos conmayor detalle los conductillos biliares en relación conla función exocrina del hígado.
Los tres tipos de superficies de los hepatocitos
FUNCIONES DE LOS HEPATOCITOS
Sin detallar demasiado las funciones del hígado, hepatocito que esté en haremos un comentario somero de algunos de los ticontacto con el espacio de Disse, tiene innumerables pos de funciones quetiene y trataremos de relamicrovellosidades que sobresalen en tal espacio (fig. cionarlas con los organelos.Comenzaremoscon las 22-16),lo-cual permite que cada célula cuente con funciones endocrinas del hígado. una enorme superficie de absorción de substancias que están en la corriente sanguínea. Entre las micro- Algunas funciones endocrinas de los hepatocitos y vellosidades hay sitio para que los hepatocitos su relación con los organelos secretan substancias en el plasma. 2 ) Las superficies El hígado esuna glándula cndocrim porque los laterales de los hepatocitos en casi todas las especies tienen prolongaciones e indentaciones para adaptar- hepatocitos secretan bilis en los conductillos, que es se a indentaciones y prolongaciones equivalentes en llevada por un sistema de conductos hasta descarlos hepatocites veclnos, pero no son importantes en garla enel intestino. Sin embargo, desde hace deceel hombre. Permiten la unión firme de los hepatoci- nios se sabe también que el hígado esuna glándula tos. 3) En algún punto de la superficie de un hepato- eurdocrina. Para esas fechas se consideraba que una cito existe un conductillo biliar entre éI y otros dos glándula era endocrina si secretabasubstanciasútimás (figs.22-21 y 22-22). La cara que está en COI>- lesen la corriente sanguínea. Por tal razón, cuando 1) La membrana de un
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se supo que el hígado secretaba glucosa en la sangre se considerócomoglándulaendocrinaytambién exocrina.Ahora se sabe quesecreta en la sangre muchassubstancias útiles, comodescribiremos. Es importanteseñalarque lasmismas células secretoriasespecializadas,sonlasencargadasdelas funcionesexocrinasy de lasendocrinas: los hepatocitos.Tambiéndebemosmencionarque si bien es conveniente describir al hígado como glándula endocrina, este último término por lo regular se usa más en forma restringida, para glándulas que secretan hormonas.
Sintesis de glucógeno y secreción de glucosa Después que un sujeto ingiere una comida rica en carbohidratos, el nivel de glucosa en sangre (glucemia) ascenderíairrefrenablemente si no fueseporqueloshepatocitos,enpresenciade la insulina, extraen el exceso de glucosay la almacenanen la formadeglucógeno. Por lo contrario,cuandocomienza a disminuir la glucemia, el hígado transforma el glucógeno de nuevo en glucosa, y la libera en la sangre. Los depósitosdeglucógenoformadosa partir de la glucosa,cuando se les observacon el microscopio electrónico, tienen la forma de partículaselectrodensasunpocomayoresque los ribosomas libresydispuestasenformaderosetas(fig. 5-60), mismas que guardan relación intima con los túbulos del retículo endoplásmico liso (figs. 5-60 y 22-21). Esta relación característica entre los depósitos de glucógeno y los túbulos del retículo endoplásmico liso, tal vez depende de la presencia de la enzima glucosa-6-fosfatasa importante en el metabolismo de glucógeno, que está dentro del retículo endoplásmico liso. La hormona hidrocortisonu producida por la corteza suprarrenal también pueden hacer que los hepatocitos formen glucógeno,peroeste po.lisacárido es formado a partir de las proteínas o sus precursores y tal formación origina la liberación de glucosa en la sangre y no SU extracción. (La gluconeogénesis se comentará con mayor detalle en el capítulo 25.)
Secreción de proteínas de la sangre Los hepatocitossintetizanalbúminas,fibrinógenos y casi todas las globulinas del plasma así como otras proteínas que participan en la coagulación de la sangre, y las secretan en los sinusoides. Por supuesto no producen inmunoglobulinas, tarea ésta de las células plasmáticas.
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Las proteínas secretadas por los hepatocitos en la sangresonsintetizadas en lascisternasderetículo endoplásmico rugoso dispersas en el citoplasma (COm0 se aprecia a la derecha del centro en la fig. 2222). Después de su síntesis, las proteínas sanguíneas pasan a través del aparato de Golgi hasta la superficie libre del hepatocito que es bañada por el plasma, y salen a este último por exocitosis.
Secreción de lipoproteinas Los hepatocitos también controlan el nivel de lípidos en la sangre. Aunque parte del lípido sanguíneo está en la forma de un complejo lábil de ácidos grasos y albúmina, la mayor parte está en la forma de pequeñas partículas en las que el lípido está combinado con proteína en alguna forma, y que recibe el nombre de lipoproteinas sanguíneas. Las partículas de lípido en sí mismas serían hidrófobas y no permanecerían en suspensiónen el plasma,pero la proteína con la cual se unen hace que las partículas sean lo suficientementehidrófilas para permanecer en suspensión en el plasma. En la sangre se observan cuatro tipos de partículas lipoproteínicas: 1 ) los quilomicrones que describimos en elcapítulo 9, en relaciónconeltejidoadiposo(pág. 268), son las partículas más grandes de este tipo, y comodescribimos, seforman en lascélulasintestinales encargadas de la absorción de nutrimentos. Los hepatocitospartlcipan conotrascélulascorporalespara extraer talespartículas de la sangredespués de una comida grasienta. Los quilomcrones están suspendidos en el plasma, y por esta razón, pasan fácilmente al espacio de Disse y tal vez son absorbidos sin cambios por los hepatocitos, pero en estas células son desdoblados y sus constituyentes son utilizados en las propias célu2) lipcprcteinasprelas. Las otraslipoproteínasson: befa, 3) lipcprcteina beta y 4) lipcprcteina alfa, respectivamente. Las particulas de la liproteína pre-beta son un los quilomicrones y relativamente pocomenoresque más ricas en proteína. AI parecer, son sintetizadas por los hepatocitos. Las partículas de lipoproteína beta son menores aún y más densas, y tienen menor cantidad de lípidos. También son sintetlzadas por los hepatocitos, y constituyen el medio principal de transporte del colesterol en todo el organismo. Es probable que sean secretadas juntas con la lipoproteína pre-beta, o como parte de esta última. La lipoproteínaalfaforma la menor de todas las partículas lipoproteínicas y la mayor parte de su componente lípido está en forma de fosfolípido, que es parte esencial de las membranas celulares.
Las lipoproteínas elaboradas por los hepatocitos al parecer son "ensambladas" en forma gradual. El contenido proteínico es sintetizado en el retículo endoplásmico rugoso que se continua con el liso; este
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último se ocupa de la síntesis de lípidos, de manera que, al parecer, la proteína y el lípido de las partículas se sintetizan en el mismotúbulo;laprimera se forma en la zona rugosa y el segundo en la zona lisa. Por supuesto,tambiénparticipan el aparato de Golgi, y las vesículas que contienen partículas de lipoproteinas sedesprenden por gemación de sus saquitos (fig. 22-21) y sedesplazan a la superficiesinusoidaldonde las partículas son liberadas en la sangre.Dentro del citoplasma las partículascon membrana tienen el aspecto de gránulos obscuros. Acción metabólica y destoxicantede los hepatocitos en relacióncon sus organelos Otras funciones de los hepatocitos (tal vez de mayor importancia que la función endocrina descrita y la exocrina que describiremos) que señalaremos de manera somera, son la transformación y la conjugación,quepermitendestoxicarsubstanciaspeligrosas que despuésde ser absorbidas en elintestino hormadas en el organismo, podrían tener etectos muy graves. Por ejemplo, el amoniaco que se forma en el metabolismo de aminoácidos es tóxico si alcanza una concentracióndeterminada. Los hepatocitosevitantalfenómeno,alutilizar el amoniaco paraformarsubstancias útiles o urea;estaúltima no es tóxica, salvo que su concentración sea excesiva, y el organismo la elimina por medio de los riñones. Los hepatocitos metabolizan y destoxican muchas substancias que van desde fármacos utilizados en terapéutica, hasta substancias químicas que se absorbendesde diversasfuentes. En algunoscasos los productosde su desdoblamientoson máslesivos que ellas. Lascélulas delhígado tambiénmetabolizanhormonasesteroides y alcohol. En su destoxicación ininterrumpida se aprecia notable incremento del retículoendoplásmicoliso en los hepatocitos. Secreción exocrina del hígado La secreciónexocrina delhígadoesla bilis, que todos los días llega al intestino en cantidades de 500 a 1 000 ml.Contienepigmentos(bilirrubina), sales biliares, proteínas, colesterol, y cristaloides de líquido tisular. La bilirrubina, un pigmento, es sobre todo un producto de desecho que no forman los hepatocitos sino que proviene del desdoblamiento dela hemoglobina en los macrófagos del bazo y la médula óseay en menorextensión, delas células de Kupffer de los sinusoides hepáticos. Este producto dedesdoblamiento dela hemoglobina, que yano
contienehierro,pasaa la sangre y es absorbida en elplasmaenel espacio de Disse,porloshepatocitos, mismos quevuelven hidrosoluble al conjugada con ácido glucurónico y después secretarla como uno delos componentes dela bilis. A diferencia de los pigmentos, lassales biliares son substancias útiles unavez que llegan alintestino, y facilitan en gran medida la digestión de las grasas. A semejanza del colesterol, el tercercomponente dela bilis, los hepatocitos también producen lassales biliares. Ademásdelos elementos expuestos, la bilis tiene otroscomponentes. Las hormonasque producenla corteza suprarrenal y las glándulas sexuales pasan a la sangre y sonabsorbidas por loshepatocitos y metabolizadas en gradodiferente.Losproductos formados o incluso las hormonas esteroides activas y sin cambios,sonsecretados en parte en labilis. De estelíquido, enel intestino,algunashormonas pueden serresorbidas enla corrientesanguínea, y por esta razón, sedice que existe unacirculación enterohepática delos esteroides. También se haobservado una circulaciónenterohepática de pigmentos biliares, pues cuando la bilirrubina llega al intestino es transformada en urobilinógeno y estercobilinógenu, por la acción de bacterias intestinales. Una parte se resorbe enlos capilares intestinales; por supuesto, ellos vacían su contenido en el sistema porta y conforme la sangre que contiene urobilinógeno resorbido pasa por los sinusoides hepáticos, es captadopor los hepatocitos y transformado en bilirrubina de nuevo, y otra vez secretado enla bilis. El hígado secreta bilis conritmobastanteconstante,pero llega alintestinoconritmoirregular, cuando se lenecesita;portalrazón, serequiere su almacenamiento temporal y concentración en la vesículaentreuna y otracomidas,comodescribiremos en relaciónconesteúltimoórgano. Conductillos biliares.Las membranas decélulas vecinas que delimitan el interior de un conductillo biliar, muestran vínculos íntimos por medio de complejos de unión(fig. 22-22). Cerca delaluz existe una zónula occludens. Más adelante, el complejo de unión sólo en ocasiones posee una zónula adherens. Todavía más adelante, hay desmosomas (fig. 22-22) así como uniones abiertas. Las membranas celulares que forman lapared de un conductillo biliar sobresalen de manera irregular en el interior del mismo, en la forma de microvellosidades cortas(verfigs. 22-21 y 22-22). Los estudios histoquímicos indican que existe abundante enzima ATPasa en el borde del citoplasma que sobresale en el conductillobiliar, y tal enzima tal vez participe enla secreción de bilis. En ese sitiotam-
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bién se observa una moderada condensación de 10s filamentos. Conexiones entre los canalículos y 10s conductos biliares. Por medio del microscopio fotónico y mi.todosdiferentes puede demostrarselapresencia de canalículos. A veces se les identifican en los cortes COmunes (hematoxilinayeosina),pero su demostración sin tratamiento especial tal vez dependa de que están un poco distendidos, como se observa en la figura 22-10. Gomori demostró que los métodos histoquímicosparadetectarfosfatasaalcalinaseñalaban la presencia de los conductillos, y se sabe que en la bilis existe dicha enzima (fig. 22-11). Los canalículos también pueden inyectarse con materiales radiopacos a través de l o s conductosbiliares, y estudiado en cortes ”aclarados” Por el microscopio electrónico se observó que los canalículos biliares son espacios ”secuestrados” entre las membranas de hepatocitos vecinos. En algunas especies (pero no tanto en el hombre), se advierte condensación de filamentos citoplásmicos por detrás de las membranas que bordean los canalículos. Ello, junto con los complejos de unión de cada lado de los mismos (fig. 22-22) les permite soportar moderada presión sin romperse. Los canalículosbiliarescomienzan en terminaciones ciegas dentro de lastrabéculashepáticas, alrededor de las venas centrales de los lobulillos. A medida que pasan por las trabéculas hacia la periferia de los lobulillos, se anastomosan libremente (fig. 22-11). La bilis que fluye por ellos termina por llegar a los conductillos biliures que son las ramas más angostas de los conductos,rodeadasportejidoconectivo en lasvíasporta. Las conexionesentre los canalículos de las trabéculas y los conductos de los espacios porta se han estudiado extensamente, y ha habidoalgunaconfusión en laterminología.Sin embargo,los estudios conmicroscopioelectrónico han permitido esclarecer muchos de los puntos poco precisos, tal comoseñalaremos. En primer lugar, los canalículos en las trabéculas del hígado del ser humano están delimitados-por lo regular por dos hepatocitos, y en algunos sitios por tres de estas células (figs. 22-10 y 22-22). En zonas, en que las trabéculas se unen y sobresalen en los espacios porta, los canalículos vacían su contenido en losllamados conductos de Hering. Estos tienen un trayecto corto (fig. 22-23) y están bordeados en parte por hepatocitos y en parte por el tipo de célula de los conductos. No hay células en las paredesde los conductos deHeringque represententransiciones entre hepatocitos y células de los conductos. En vez de ello, en eltrayecto de losconductoshay una mezcla de los dostiposcelulares(fig. 22-23). Los
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conductos-de Hering son muy cortos y se conectan con los conductillos biliares, que son las ramas más angostas del sistema de conductos biliares, que aparecen en el tejidoconectivo de las víasporta. Sin embargo, los conductos de Hering no son los ímicos tubos por los cuales la bilis de los conductillos llega alosconductosbiliares de mayorcalibre en las raicillas porta,porque desde losconductos de Hering, con diversos ángulos, hay pequeños ”cortocircuitos”llamadoscolangiolos o preconductillos,y ellos, a su vez, vacían secreción en los conductillos de lasvíasporta. Los colangiolos difieren de los conductos deHering por no poseer hepatocitos en SU trayecto y porque sus paredes están totalmente compuestas de células del tipo de los conductos (fig. 22-24). Las paredes de los colangiolos o preconductillos, en los cortes transversales, al parecer no poseen más de dos o tres células del tipo ductular (fig. 22-24). Los conductillos biliares de los espacios porta, en los cuales vacían su contenido los conductos deHering y los colangiolos, cuando se estudian en el corte transversal siempre tienen más de tres células en sus paredes (fig. 22-25). Como señalamos, los conductillosseñaladossonlasramas más finas de los conductos de mayor calibre contenidos en el árbol de tejido conectivo, que envían sus ramas a la periferia de los lobulillos hepáticos. Las cklulas de tipo ”ductular”en los conductos de Hering y en las paredes de loscolangiolos difieren de los hepatocitos, en varias características. Son de menortamaño, y tienen una cantidadmucho más exigua de citoplasma que los hepatocitos (figs. 22-23 y 22-24). Su citoplasma contiene únicamente un poco de retículoendoplásmicorugoso,pero posee un número moderado de ribosomas. El aparato de Golgi noestábiendesarrolladoy sólo estádispuesto hastaelnúcleo y laluz canalicular. No contienen glucógeno y sus mitocondrias son menores. En la base de las células de losconductos existe una membrana basal, pero no en relación con los hepatocitos. Los complejos de unión sostienen las membranas de células contiguasfirmemente en los sitios de los conductillos. En otras partes las membranas contiguas se interdigitan para lograr la uniónfirme de células vecinas. Las microvellosidades sobresalen en el interior de los conductillos biliares.Todas estas característicasseseñalanenlas figuras 22-23 y 22-24. Conductos biliares. Los conductillos biliares, que sonlasramasmásfinas del sistema de conductos del hígado, poseen paredes con epitelio cúbico bajo (fig. 22-25). Los conductos de mayorcalibreque aparecen en los espacios porta poseen epitelio cúbico en sus paredes (fig. 22-7B). Los conductos de ma-
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Fig. 22-23. Micrografía electrónica ( X 13 300) del corte longitudinal de un conducto de Hering del hígado de rata. (Estas vías son difíciles de Identificar enel hígado normal; esta imagen se obtuvo de un animal al que se administraron grandes dosis de alfanaftil-isotiocianato,que facilita la localización). En el ángulo inferiorizquierdo está un hepatocito, y en el ángulo superior derecho está una célula de un conducto biliar. El conducto entre ellos, en el cual sobresalen microvellosidades de ambos tipos de células, esun conducto de Hering. Las mitocondrias ( M ) de la célula del conducto son un poco menores que las de los hepatocitos. El retículo endoplásmico liso y los lisosomas del hepatocito muestran notable hipertrofia, enreacción a la substancia química. (Por cortesía de J. Steiner.) Clave: SER = retículo endoplásmicoliso; rER = retículo endoplásmicorugoso.
yorcalibre tienen epitelio cilíndrico, detal forma que, en términos generales, la altura del epitelio varía en relación con el calibre del conducto lo que es un signo común de los conductos de glándulas. Los dos conductos hepáticos principales salen del hígado a niveldel hilio y seunen para formar el llamado conducto hepático. Los conductos extrahepáticos necesitan mayor sostén que los intrahepáticos que están dentro del tejidoconectivo o de los espacios porta. Todo lo anterior se logra por mediodel tejido conectivo denso y músculo liso que rodean el interior del tubo, recubierto de epitelio. En los conductosbiliares, de tamaño suficiente para estarcubiertos con epitelio cilíndrico, es frecuente observar enel citoplasma de sus células, gotitas de grasa. En los conductosintrahepáticos de mayortamaño y en los extrahepáticos aparecen glándulas tubuloalveolares en la mucosa con múltiples pliegues.
LINFATICOS Y FORMACION LINFAHEPATICA Los linfáticos en los espacios portano tienen característica especial alguna; su calibre y número varíacon el tamaño dela vía en la cual están. Sin embargo, definir el origen de la linfa que contienen, plantea problemas. El hígado produce abundante linfa relativamente rica en proteínas. Ha habidocontroversia respecto al sitio que se forma. No se han demostrado la presencia de linfáticos dentro delas trabéculas o sinusoides hepáticos, o alrededor de los mismos,sino sólo en los componentes de tejido conectivo del hígado,esto es, en 1 ) el tejido conectivo de la cápsula, 2 ) el árbol de tejido conectivo que lleva las ramas dela vena porta, la arteriahepática, y un conducto biliar a los lados de cada lobulillo, y 3 ) el escaso tejido conectivo que rodea a venas hepáticas.
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Fig. 22-24. Micrografía electrónica ( X 8 500) de los colangiolos biliares (preductulus) en el tejido conectivo El de l a izquierda está recubierto por dos del espacio porta del hígado, cada uno rodeado por una lámina basal. células colangiolares, y el de la derecllu. por tres células. El colangiolo de la drrcclla también posee una célula que en este plano de corte no está en contacto con la luz;a tales células se ha llamdo intercaladas. Obsérvese la ultraestructura sencilla de las células ductulares, con rnitocondrias pequeñas y poco notables, escasos sáculos de Golgi, y falta casi absoluta de retículo endoplásrnico. Dichas células no muestan metabolismos muy activo. (Por cortesía de J . Steiner.)
ICTERICIA La ictericia denota el color amarillento que aparece en un individuo. En el sujeto normal la cantidad de pigmento biliar (amarillo) en la sangre, no basta para colorear la piel, pero en algunas enfermedades o situaciones puede aumentar en grado tal que las mucosas,la piel y las escleróticas adquieren un color amarillento, trastorno que se conoce como ictericia. La ictericia surge por tres mecanismos que describiremos. 1) En circunstancias normales los hepatocltosextraenbilirrubinade la sangreal mismoritmocon que los macrófagos,pero en algunas es producidapor situaciones en que aumenta extraordinariamente la destruccióndeeritrocitos, la captacióndelpigmento por los hepatocitos no iguala a la producción por parte de los macrófagos, de lo que resulta un aumento de la concentración de bilirrubina en la sangre, en grado suficiente para originar ictericia. Este tipo por lo regular recibe el nombrehemolitica,porqueescausada por la mayor hemólisis de eritrocitos (es también el mecanis-
mo de la icterlclametabólicadel neonatoporque los eritrocitos nucleados que persisten desde la vida prenatal, son destruidos rápidamente por los macrófagos. 2) La capacidad del hígado para absorber bilirrubina, modificarlametabólicamenteysecretarla en los conductlllos, puede trastornarse en dlversas formas. En primer lugar, en un padecimiento raro se observa bloqueo de la membrana de los hepatocitos, que se altera en en tal forma, que la bilirrubina no pasa desde la corrlente sanguínea con la facilidad que debiera. En siguiente Iugar los h,epatocltos pueden tener defectos enzimáticos hereditarios que les impida metabollzar adecuadamente la bllirrubina, y también pueden sufrir leslón por diversas causas, de modo que no hay un número suflciente decélulas sanas parametabolizár la bilirrubinaque viene desde la sangre. Por último, puede sufrir daño tal que la billrrubina que absorban no sea secretada adecuadamente, y sea devuelta a los slnusoides. 3) Laproducción debilirrubinay su captacióny secreción por los hepatocitos pueden ser normales, pero hay algún obstáculo en el flujo de la bilis secretada en el sistema de conductos, de tal forma que no llegue
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Fig. 22-25. Micrografía electrónica del cortetransversal deun cqnductillobiliar, enun espacio porta delhígado del humano. Obsérvense los pliegues interdigitados (señalados por flechas), en las membranas delas células de losconductos. Sonescasas las mitocondrias. (Por cortesía de H. Sasaki and F. Schuffner. En Steiner, J. W., Phillips, M. J . , and Miyai, K.: Ultrastructural andsubcellularpathologyof the liver. I n t . Rev. Exp. rathol., 3:65, 1964.)
al intestino. La obstrucción más frecuente es un cálculo en alguno de los principales conductos de drenaje. Otra causa de obstrucción puede ser una neoplasia maligna en la cabeza del páncreas que comprima el orificio de desembocadura en el duodeno. En estas situaciones, la bilis se devuelve a los hepatocitos y a los sinusoides.
LA CAPACIDAD REGENERATIVA DEL HIGADO Y EL PROBLEMA DELACIRROSIS Más de 60% de las células en el hígado son los hepatocitos, y si se extirpa parte de la glándula en un animal de experimentación, dichas células pasarán por una fase de mitosis y devolverán el hígado a su tamaño normal en unos días. No se conocen a fondo los factores queactúanenestaregeneraciónrápida. El concepto de que el control de la población celular en el hígado,es mediadaporunachalona, se señaló en elcapítulo 6. Con base en dicho criterio, cuando se extirpa una parte del hígado se produce una cantidad de chalona insuficiente, para frenar la proliferación celular. Sin embargo, cuando los hepatocitos sufren daño por alguna deficiencia nutricional o porsubstanciastóxicasen la circulación (o por otras razones), el problema de la regeneración se complica mucho más; ello depende fundamentalmente de que no todas las estructuras esenciales pa-
ra la regeneración del tejido hepátrco funcional, pueden llevarla a cabo en forma armoniosa, para así restaurar lacomplicadaarquitecturadelórgano;existendemasiados túbulos y vías dentro y fuera de los lobulillos para formar de nuevo y conectar otra vez adecuadamente. En la cicatrizacióndeunafractura, lascélulas osteógenas quizá no lleven a cabo un tipo de unión cartilaginosayósea.Entre los fragmentospuedencrecer fibroblastos del tejido conectivo fino y llenar el defecto con tejido conectivo denso, lo cual, a su vez, impedirá que las células osteógenas crezcan y llenen el defecto, para lograr la unión ósea. De manera semejante, si el parénquima del hígado sufre daño importante y surge necrosis de muchos hepatocitos, la trama de tejido reticular y conectivo que sostiene los lobulillos y los sinusoides, se colapsará. La regeneración de los hepatocitos puede comenzar en áreas aisladas en que persistan células sanas. Sin embargo, los nódulos del nuevo parénquimahepáticopuedenestarseparadosdelas conexiones adecuadas con la circulación porta, y carecer de la organizaciónidóneade los sinusoides.Mientras tanto, los fibroblastos en la trama parcialmente colapsadapuedenproliferaryformarcantidadesexcesivas de tejido conectivo nuevo, lo cual, a su vez, interferirá en las nuevas conexiones que se establezcan entre los nbdulos del parénquima enregeneraciónyelsistema deconductosbiliares.Además,dichotejidoconectivo también interfiere en la aparición de nuevas conexiones precisas entre los sinusoides del parénquima deregeneraciónyvasosvenososyarterialesaferentes.Aún más, el exceso de tejido conectivo impide que el hígado en su totalidad, a partir de los nódulos del parénquima, adquieramayortamaño,y en consecuencia,eltejido conectivo puede contraerse al madurar. Este trastorno irreversible y grave recibe el nombre de cirrosis. La degeneración de los hepatocitos puede depender de diferentes causas (por ejemplo, infección viral y el consumo excesivo de bebidas alcohó1icas)y comenzar en diferentes sitios dentro de los lobulillos, como podrá advertir el estudiante al repasar la patología. Como consecuencia, el proceso cirrótico comienza en diferentes partes del lobulillo hepático.
VESICULA BILIAR Estructura microscópica. Una rama lateral que es el conducto cístico se expande desde el conducto hepático hasta llegar a un saco alargado en forma de pera, la vesícula biliar (fig. 22-26). Este receptáculo está recubierto de una mucosa que se dispone en. pliegues cuando la vesícula se contrae (figs. 22-27 y 22-28), y al observar un corte de la pared, el estudiosopodría pensar que la mucosa está llena de glándulas (fig. 22-27). En realidad la mucosa vesicular no tiene glándulas, excepto cerca del cuello y, si se distiende este órgano, casi todos sus pliegues mucososdesaparecerán.
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El epitelio de la membrana mucosa de la vesícula es cilíndrico alto (fig. 22-28), y cada célula se semeja a la que está junto a ella; a este respecto la membrana de recubrimiento se parece al epitelio del estómago, pero, por supuesto, las células mismas son totalmente diferentes de las que recubren la mucosa gástrica. Se semejan más a las células de absorción del intestino delgado, y como ellas, cuentan conmicrovellosidades. En las partes más superficiales del citoplasma de las células se han descrito gránulos secretorios, pero la función principal de las células de recubrimiento esla absorción y no la secreción. El epitelio está dispuesto sobre una lámina propia de tejido conectivo laxo (areolar) (fig. 22-28). La vesícula no posee muscular de la mucosa y en consecuencia, la mucosa de ese órgano está sobre una sola capa de músculo liso similar en posición, aunque
Válvula esplral
de Boyden
de Odd¡ duodenal Carúncula/ Pared duodenal
Fig. 22-26. Esquema de lavesícula(seccionada y abierta para mostrar su superficie interior rugosa), los conductos cístico y coOddi. (Grant, J. C. B., and lédoco y los esfínteresdeBoydeny Basmajian, J.V.: Grant'sMethod of Anatomy. 7a. ed. Baltimore, Williams & Wilkins, 1965.)
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.@P IP
mc
Fig. 22-27. Microfotografía de poca amplificacióndelavesícula humana. Las capas de su pared son: epitelio cilíndrico simple (ep), láminapropia (Ip),capa muscular (mc) quecomprende músculoliso y el equivalentedemuscular o externa; y una capa perimuscular(subserosa)detejido conectivo, quecontiene vasos sanguíneos y células adiposas.
no en grosor, a la muscular externa del intestino (fig. 22-27). Parte de las fibras de músculo liso que componen la muscular externa siguen un trayecto circular y longitudinal, y muchas de ellas siguen una dirección oblicua. En el tejido conectivo que llena los intersticios entre los haces de músculo liso de dicha capa, existen abundantes fibraselásticas. Fuera de la capa muscular está una capa perimusculm o subserosa perfectamentedesarrollada(fig. 22-27), compuesta de tejido conectivo laxo, y puede contener grupos de células adiposas. Por ella transcurren arterias, venas, linfáticos y nervios a la vesícula. En el lado de la vesícula en que está unida al hígado, el tejido conectivo desu capa perimuscular yanopodríallamarse realmente capasubserosa, pues se continúa con el tejido conectivo del hígado. El cuello de la vesícula está flexionado en tal forma que su mucosa está dispuesta en un pliegue espiral (fig. 22-26). En el recubrimiento del conducto
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Y APARATOS DEL CUERPO trayecto oblicuo a travésde las capas Internas de la pared duodenal para desembocar en el vértlce de una papila que sobresalen en el interior del duodeno, y recibe el nombre de papila o carúncula duodenal. En lo pasado, se decía que el músculo de la ampolla y los extremos de los dos conductos que penetran en ella, constituían en forma global el llamado esfínter de Oddi. Sln embargo, este músculo se desarrolla de manera independlente, y por consiguiente, r1o es parte del músculo de la pared intestinal. El músculo alrededor de la zona preampular del conducto biliar se vuelve potente y constituye un esfínter en el punto de salida del conducto señalado, y a veces se le conoce como esfinter de Boyden (fig. 22-26) El músculo que surge alrededor delapropiaampollay zona preampular delconducto pancreático no tiene espesor suficiente para ser cons[derado como un esfínter verdadero,excepto en unos pocos Individuos. El cierre del potente esfínter de Boyden, que rodea la parte preampular del conducto colédoco, impide que la secreción del hígado pase al Intestlno, y como resultado, la bills que se forma durante tal cierre es desviada a través del conducto cístico a la vesícula, en donde es almacenada y concentrada. Existen también flbras de músculo liso dispuestas en forma paralela a las zonas preampulares de los conductos biliar y pancreático, y su concentración acorta o tal vez ensancha los conductos, en grado suficiente para permltir el paso de secreción a través de ellos.
Funciones de la vesícula biliar. La vesícula biliar almacena y concentra la bilis. La concentración se logra por absorciónde agua y sales inorgánicas a través del epitelio, hasta los vasos de la lámina propia de la mucosa, con lo cual aumenta la concentración de pigmentos sales biliares y colesterol. Las substancias radiopacas excretadas por el hígado aparecen en la bilis, y si la vesícula posee capacidad de concentración normal, seconcentran en grado suficiente en este órgano hueco, como para permitir la identificación delmismo por métodosradiológicos. En esta forma puede estudiarse la función vesicular. La absorcióndesalesinorgánicasde labilis cístico aparecen pliegues semilunares de mucosa, se- porparte de la vesícula,hace que dicho líquido se mejantes a los señalados. En la pared de la vesícula, vuelva menos alcalino. a nivel del cuello, y en la pared del conducto cístico En la contracción vesicular interviene un mecanishay más músculo que el que está en el resto de este mohormonal. La ingestión degrasas logra inducir órgano. lacontraccióndedichoórganohueco.Boydendemostró que sise inyecta sangre de un animal recién Conductobiliar y esfinterdeOddi. La estructura alimentado a otro, la vesícula del segundo animal se tubular que va desde el punto de unión de los conduc- vacía. Se supone que la mucosaintestinal, bajola tos cístico y hepático hasta el duodeno, se ha conoci- influencia del alimentodirigido,elabora una hordo como conducto biliar o colédoco. Penetra en las camona que llega a la vesícula por la corriente sanguípasexternasdelduodenocercadelpuntodeingreso tal del conducto pancreático. En un tramo dado de la pared nea, y desencadena su contracción.Seconoce hormona como colecistocinina. Las ondas peristáltiduodenal, los dos conductos se fusionan, yelinterlor cas en el intestino probablemente modifican la aberde tal unión está ensanchada en grado suficiente para reclbir el nombre de ampolla de Vater, la cual sigue un tura y el cierre del esfínter de Oddi, de tal manera
Fig. 22-28. Microfotografíaconmedianaamplificaciónde la parte interna de la pared de la vesícula del ser humano. Se observan el epitelio de recubrimiento (ep) que comprende c6lulas cilíndricas altas, de aspecto similar, y que poseen microvellosidades apicales; el tejido conectivo laxo de la lámina propia (lp) con sus capilares abundantes: y la mayor parte de la capa muscular imc) con vasos sanguíneos de mayor tamario. Los haces de músculo li5 0 cerca de la luz están seccionados en forma longitudinal, y los más profundos en forma transversal. La membrana mucosa de la vesícula está dispuesta en pliegues y no vellosidades, yqueno hay muscular de la mucosa. La capa muscular corresponde a la muscular externa.
PANCREAS, HIGADO
que la bilis es descargadaen el intestinoenpequeños chorros. El músculode la pared vesicular es tandelgado quealgunosinvestigadoresdudanque su contracción sea un factor importante en el vaciamiento. Sin embargo, lasinvestigaciones nosubstancian tales planteamientos.
Desarrollo de conductos biliares, vesícula e hígado El hígado seoriginadelepitelioendodérmicodel duodeno en desarrollo, y en tal sitio dicha capa sobresale en primer lugar hacla afuera, para formar lo que se conocecomodiverticulo hepático.Unaramadeéste forma el conducto cístico y la vesícula. Las células epiteliales de otra zona penetran en el mesodermo esplácnico, y lo separan. Las ramas que se transformarán en la vena porta crecen en el interior de la zona, y los espaciosentrelasprolongacioneseptitelialesadquieren abundante vascularización. Toda la masa crece con rapidez. El mesodermoaportaunacápsulapara todo el se órgano, y también el árbol de tejido conectivo que forma en el interior. En el desarrollo habitual de las glándulas exocrinas las evaginac.iones del epitelio terminal se vuelven unidades secretorias, y las células epiteliales que conectan las estructurasseñaladas,consusitiodeorigen,forman conductos. A pesar de ello, existen discrepancias en la forma en que las células de la evaginación se diferencian para formar el hígado.Las células más cercanasalórganocomienzanadiferenciarseparaformar túbulos,entantoqueen un punto más lejano del origen, las células quedan dispuestas en cúmulos gruesos e irregulares. Para esta fecha no hay diferencia en el aspecto de las células que forman túbulos o cúmulos. Sin embargo, más tarde cambia su imagen, y las células que forman túbulos se vuelven células de los conductosbiliares(célulasductulares),entantoque la6 que forman cúmulos se vuelven células de las unidades secretorias,estoes,hepatocitos.Lasplacasgruesas en las cuales están dispuestos originalmente los futuros hepatocitos, se dividen para formar las trabeculas del parénquima, y entreellastranscurren vasos sanguíneos, que se transformarán en sinusoides.
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23 Aparato respiratorio
Función general. Lasangre sale delos capilares de la circulación general con disminución en su contenido de oxígeno e incremento enel bióxido de carbono. Deallí llega alhemicardioderecho y desus cavidades es impulsada al circuitomenordelacirculación, en los pulmones. Estos ÚItimos son dos grandes órganosesponjososporquecontienen innumerables bolsitas de aire y un enorme número de capilares alrededor de tales concavidades. El bióxido de carbono difundedelasangreenlos capilarespulmonares, a los alveolos, y el oxígeno difundeen la direccióncontraria. El aire en losalveolos,porsupuesto,rápidamente queda saturado de bióxido de carbono,con disminución notable en su contenido de oxígeno, si no hubieseuna serie de mecanismos encargados de equilibrar tales cambios,compensación que se lleva a cabo por medio de movimientos conocidoscomo inspiración, en la cualpasa aire frescoalinterior delos pulmonaes, y espiración, quees el fenómenocontrario, estoes, lasalidade aire rico en bióxido de carbono desde tales órganos. Pulmones,cavidadtorácica y cavidades pleurales. Los dos pulmonesestán dentro del tórax(fig. 23-l), estructura a manera de jaula integrada por la columna vertebral, las costillas, los cartílagos costales y el esternón. La parteinferior dela jaulaestá cerradaporunacapamusculotendinosaamanera decúpula,llamada diafvagma. Cada pulmón llena un gran compartimiento en la cavidad torácica, que está recubierto con una membrana fibroelástica llamada pleura parietal (fig. 23-l), cuya superficie está formada por células mesotelialesplanas.Demanerasimilar,cadapulmón estárecubiertoporunamembranasemejante, la llamada pleura visceral (fig. 23-l), cuya capa más externaconsistetambién enel mismotipo de células. Entre las dos pleuras, esto es, la parietal que re-
cubre cada cavidad y la visceral que cubre cada pulmón, hay una película del líquidocon propiedades lubricantesquepermitea lapleura visceral (ypor consiguiente, a los propiospulmones), deslizarse sobre lapleura parietaldurantelosmovimientos respiratorios. Cada pulmón, por el deslizamiento de sus superficies pleurales, muestra movimientos amplios y libresdentro, desu cavidadexceptoa niveldel hilio, que es la raíz del pulmón en donde entran bronquios y vasossanguíneos(fig. 23-1). Alrededor de su punto de unión en el hilio, la pleura visceral que cubrecadapulmónsecontinúacon la parietalque recubre cada cavidad torácica (fig. 23-1). El espacio entre las dos pleuras contienesólo unadelgadapelículade líquido, y es un espacio o cavidad potencial. En algunasenfermedades aumenta el volumen de líquido, y de este modo, la cavidad potencial se transforma en real. El espaciopotencialentre las dos capas de pleura llevael nombre de cavidad pleural. Aunquecadahemitóraxestáocupadopor un pulmón, este último no está dentro de la cavidad pleural sino detrás de ella, exactamente como los intestinos ocupan la cavidadabdominal,pero están por fueradela parietal.
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MOVIMIENTOS RESPIRATORIOS Inspiración. La disposición de las costillas respecto a la columna vertebral y al esternón es tal, que la contracción de losmúsculosinsertados en ellas no sólo hace más profunda la jaulatorácica en plano anteroposterior, sino también la ensancha. Aún más, la contracción del diafragma, con relajación simultánea delosmúsculosde la pared abdominal, que permite el descenso de la cúpula diafragmática, alarga la caja. Por tal razón, por contracción de al-
APARATO RESPlRATORlO
gunos músculos y relajación de otros; la jaula torácica puedeaumentardetamaño, al volverse más profunda,másanchaymáslarga,fenómenosque ocurren con la inspiración. Para que la jaula torácica se agrande con la inspiración, algún elemento debe penetrar en ella, por la misma razón de que nadie puede abrir un fuelle si está cerrada la válvula de entrada. Los movimientos inspiratorios no tienen la potenciasuficiente paracrearvacíodentrode la jaula torácica. En circunstanciasnormales la jaula del tórax puedeagrandarsepor acciónde los movimientos inspiratorios sólo enlamedida en que el aire ‘penetre en los espacios aéreos, los cuales se expanden, y la sangre pase a los vasos sanguíneos para incrementar el volumenquecontienen. En situaciones normales pasa el aireúnicamentealinterior de los pulmones, pero los vasos pulmonares y también los torácicos por fuera de los pulmones arrastran a su interior una cantidad adicional de sangre. El aire no penetra en otras partes de la cavidadtorácica, ex-
.”................*..........
.e.
% . . .
cornetes
1..
/area olfatorla amlgdala faringea
bronaulo
&
pleura /parletal
COSlIlli
dtaftagrna/) resplratorlu cavldad
pleural ‘*
(
Fig. 23-1. Esquema de las partes del aparato respiratorio. (Con permiso de Grant, J. C . B.: A Method of Anatomy. 4a. ed. Baltimore.Williams de Wilkins, 1948.)
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cepto en los pulmones,porquenohay un orificio abierto a la superficie de las demás zonas del tórax a través del cual penetre. Sin embargo, si se hiciera un orificioartificial en el tórax,porejemplo, el causado por la herida profunda de un cuchillo, por los movimientos inspiratorios el aire podría introducirse a zonas del tórax diferentes de los pulmones, como se explica en la siguiente sección. Los pulmones consisten esencialmente de: 1) tejido respiratorio esponjoso en el cual se hace el intercambio de gases entre la sangrey el aire; y 2 ) un sistemaramificado detubospor los cuales circula airellamados bronquiolos y bronquios, queintroducen y expulsan el aire de los alveolos y vías de tejido respiratorio esponjoso. El bronquio principal de cadapulmónconectacon la trúquea (fig. 23-1) la cual, a su vez, por medio de la laringe, junto con la nasofaringe y las fosas nasales o incluso la lengua, si es necesario,establececonexióncon el aire ambiente. Por todo lo expuesto, la inspiración permite que penetre aire en las fosas nasales, llegue a la tráquea, y de allí pase al árbol bronquial y sus ramas terminales. De tal sitioalcanza las vías yalveolos del tejido respiratoric rico en capilares, en el cual se hace el intercambio gaseoso (fig. 23-1, conducto alveolar y alveolos). Importancia de la elastina. Antesdeconsiderar someramente el mecanismo de la espiración, es necesario señalar que los pulmones no tendrían el tamaño suficiente para llenar las cavidades intratorácicas si no fuese porqueson suceptiblesde estiramiento notable en todas las direcciones. La pleura visceral que los cubre contiene una gran cantidad de elastina, misma que está en los tabiques en los alveolos y lasparedes del árbol bronquial. Los pulmones Ilenan sus cavidades respectivas cuando se desarrollan en la vida embrionaria y no hay una forma fácil de que pase el líquido a la cavidad pleural durante tal lapso; por tal razón muestran estiramiento gradual conforme la cavidadtorácicaaumentade tamaño, fenómeno que continúa en el lapso posnatal de crecimiento.Comoresultado, el tejidoelástico de los pulmones, en circunstancias normales, siempre está sometido a estiramiento, incluso al final de la espiración, y tales órganos tenderían a sufrir colapso y retraerse hacia el punto en que están unidos al tejido vecino,estoes, al hilio. Por lo expuesto, si se introdujera una aguja hueca a través de la pared del tórax hasta la cavidad pleural, esto es, entre las capas parietal y visceral de la pleura, inmediatamente penetraría,ycomoconsecuencia,amedidaque el pulmón se retrajese hacia el hilio, se transformaría en una cavidad real, esto es, llena de aire, en vez de ser la cavidad potencial que observamos. La intro-
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
ducción de aire en la cavidad pleural es un procedimientoquea veces seutilizapara"inactivar" un pulmón, enel tratamiento de la tuberculosis. La situación en la cual penetra aire en la cavidad pleural recibe el nombre de neurnotórax. Enalgunas enfermedades aumentaextraordinariamente el volumen de líquido de la cavidad pleural, que en circunstancias fisiológicas no es más que una delgada capa. En estasituación el pulmóntambién se retrae.Esto se ha conocido con el nombrede hidrotórax. Espiración. El tejido elástico de los pulmones permaneceestiradoinclusoalfinaldelaespiración, y sedistiende todavía más con la inspiración; por tal razón, un individuoen reposoapenas si necesita contracciones musculares para expulsar aire. El rebote elástico de los pulmones es prácticamente suficiente por sí mismo para expulsar el aire del árbol bronquial,y desplazarlos lados y la zonainferior de la jaula torácica. Sin embargo, durante el ejercicio se facilita la espiración, y también en cierto grado incluso en larespiracióntranquila, por contracción de los músculosabdominales,que impulsan a lasvísceras del abdomencontralasuperficieinferior deldiafragma, y deeste modo, lasempujahasta unnivel bastante alto dentro de la jaula del tórax. El descenso y la expansión de los pulmones con la inspiración exige que el propioárbolbronquialsea elástico. Por ejemplo,con la inspiración, los bronquios se alargan y ensanchan y también desciende el hiliopulmonar.Con la espiración, diversas zonas del pulmónrecuperan sus posiciones originales por el "rebote"de laelastína en el árbol bronquial. Las dos partes del aparato: estructuras de conducción y tejido respiratorio. El sistema de cavidades y tubos que conducen aire desde el exterior del cuerpo a todas las regiones de los pulmones, constituyen el sistema o zona de conducción del aparato respiratorio; losalveolos y vías del tejidorespiratorio, los únicos sitios donde se lleva a cabo el intercambio de gases,constituyen la zona o parte respiratoria del sistema. Las estructuras de conducción comprenden fosasnasales,nasofaringe,laringe,tráquea,bronquios y bronquiolos (fig. 23-1). Estas estructuras están porfuera de lospulmones y otras(algunos bronquios y los bronquiolos), están dentro detales órganos.Tambiéndebemosseñalarque el sistema de conducción que está por fuera de los pulmones, debe contar con paredes bastante rígidas, pues si no las tuviera, cualquier inspiración demasiado potente causaría su colapso como sucede al succionar alguna bebida por medio deun tubito húmedo. Los cartílagos o los huesos imparten rigidez a tales estructuras. Aún más, la parte conductora del aparato respiratorio ejecuta funciones diferentes de la conducción de
aire al interior y exterior de los pulmones. La mucosaquerecubre las víasconductoras "filtra", limpia,calienta o enfría y humedece el aireque pasa porellahacia la porciónrespiratoria. En otraspalabras,constituyeuna unidad excelente de"condicionamiento de aire". Describiremos sus partes y su estructura microscópica.
CAVIDADES NASALES La nariz y el interior de las fosas contiene dos cavidadesnasales, unaparacadalado,separadapor el tabiquenasal. Cadacavidad se abre en su parte anterior en la llamada fosa, y por detrás en la nasofaringe (fig. 23-1). La rigidez de las paredes, el suelo y el techo de las cavidades nasales depende de la presencia de hueso, cartílago, y en menorgrado, de tejidoconectivo denso, que también impiden su colapaso con la inspiración. Cada cavidad nasal está dividida en dos partes: 1) vestibulo, que es lazonaensanchada,exactamente por detrás del orificioanterior, y 2) el resto de la cavidad, que recibe el nombre de zona respiratoria. La epidermis que cubre la zona exterior de la nariz penetra en uno y otro orificios nasales pararecubrir la zonaanterior de cadavestíbulo.Cuenta con muchos folículos pilosos y algunas glándulas sebáceas y sudoríparas. Como cabe suponer, los pelos duros retienen las partículas gruesas que arrastran el airea su pasopor lasfosasnasales. Enun punto más posterior del vestíbulo el epitelio plano estratificado no está queratinizado, y en otro todavía más lejos, se transforma en epitelio cilíndrico seudoestratificado ciliado con células caliciformes. A partir de este punto, el epitelio se vuelve parte de la mucosa que recubre al resto de cada cavidad nasal (su porción respiratoria). El epitelio de la mucosa es ciliado cilíndrico,seudoestratificado,concélulascaliciformes. La láminapropiacontieneglándulasmucosas y serosas y estáadherida al periostio o al pericondrio por debajo de ella. La membrana basal que separa el epiteliorespiratorio de laláminapropia, es más gruesa que la de casi todos los epitelios. Las superficies epiteliales están cubiertasnormalmente por moco, que secretan las células caliciformes y las glándulas de su Iámina propia. Es probable que cada día la mucosa nasal produzca más de 500 m1 de líquido. El moco, juntoconpartículas de polvo y suciedad a los queseadhiere, esdesplazado hacia atrásporlanasofaringe,hastalabucofaringe,por acción de los cilios que poseen las células epiteliales (excepto las caliciformes). Cada célula tiene entre 15 y 20 cilios de 7 p m de altura. La limpieza de las vías
APARATO lZESl’lRATOR10
respiratorias superiores depende en gran medida de la acción ordenada de los cilios, y su pérdida por traumatismo o enfermedadinterfiereydificulta el drenaje de secreciones. La lámina propia contiene fibras colágenas y elásticas. En algunos sitios, aunque no sistemáticamente, la lámina propia posee una membrana basal bien desarrollada, con propiedades elásticas. En la láminapropia se observan a veces linfocitos, células plasmáticas, macrófagos o inclusive leucocitos granulosos. En términosgenerales, es una capamuy vascularizada, y en clima frío, calienta el aire que se introduce en los pulmones. En algunos sitios aparecen pequeñoscúmuloslinfáticosmásabundantes cerca de la entrada de la nasofaringe. La mucosa de la porción respiratoria de las vías nasales posee características especiales en dos sitios. El recubrimiento de la zona superior de los lados y también del techo, de la parte posterior de cada cavidad, constituye el llamado órgano olfatorio, cuya estructura microscópica especial describiremos en el siguiente apartado.Señalaremosmásadelante la otra zona especial de la mucosa de las vías nasales. O R G A N 0 DE LA OLFACION Características generales. En el capítulo 17 explicamos la forma en que las primerasneuronaspor evolucionar representaron ’‘especializaciones’’de célulasectodérmicassuperficiales(fig.17-3).Conforme siguió la evolución, el cuerpode casí todas las neuronas aferentes emigró a un sitió más central y mejorprotegido, en los ganglioscerebrospinales. Sin embargo, el órganoolfatoriorepresenta la excepción de dicha regla, porque en las áreas olfatorias el cuerpo de las neuronas aferentes está situado en la superficie corporal. Existen dos zonas olfatorias, una para cada cavidad nasal. La mucosa que cubre las cavidades nasales de las dos áreas olfatorias constituye el órguno olfatorio. Los oloresdediversostiposestimulan el cuerpo neuronal que está en el epitelio de la mucosa en dichos sitios. Debemos recordar que la presencia del cuerpo neuronal en la superficie lo vuelve más vulnerablea los factoreslesivos, que si estuvieran situado en planomásprofundoy poseyerafibras aferentes que se extendierana la superficie,pues cualquier enfermedad o traumatismo que lesione la mucosaquecontiene tal cuerpo celular,lopuede destruir casi irremisiblemente. Como cabria esperar, también sufre daño el sentido del olfato y se pierde cada año de vida, en promedio, 1%de la función sensitiva de las fibras de los nervios olfatorios (que conducendesdelosreceptoresalcerebro)pero, la
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función de los receptores olfatorios puede perderse prácticamente en edad mucho más temprana, como resultado de la destrucción del epitelio olfatorio por infecciones alascuales es susceptibletambién la mucosa nasal. Característicasanatómicas. La membranamucocosas de las áreas olfatorias tiene color amarillento. por poseer unpigmento,ydichacaparecubre la mayorparte del techo de cadacavidad nasal(fig. 23-1).Comienza pordelante del extremoanterior delcornetesuperior(loscornetessonestructuras cóncavas de hueso, cubiertas por mucosa, que van desde la pared lateral de cada cavidad nasal, en sentido interno, como se muestra en la figura 23-1). De tal sitio el área olfatoria se extiende hacia atrás, en margende 1 cm. Del techotambién se extiendea ambos lados de cada cavidad nasal, y en la cara lateral se extiende sobre la mayorparte del cornete superior, y en el área interna medial, se extiende 1 cm en el tabique nasal. Estructura microscópica de las áreas olfatorias La membrana mucosa del órganoolfatorio está compuestapor epitelioseudoestrutificadogrueso (fig. 23-2) y una lámina propia gruesa. El epitelio consiste en tres tipos de células: 1) células receptoras dfatorias, 2) células sustentaculares y 3) células basales. Células receptoras olfatorias. Son neuronas bipolares modificadas, que poseen uncuerpoconuna dendrita que va desde su extremo superficial hasta la superficie del epitelio, y un axón que va desde su extremo más profundo, y que llega a la lámina propia(fig. 23-2, OC). Las células receptoras, a semejanza de las sustentaculares en las cuales se apoyan, están en sentido perpendicular a la superficie de la membrana,ysucuerponeuronal está adaptado entre las células sustentaculares de tal forma que su núcleocomprendeunaampliazonadenúcleosredondeados en la mitad inferior de la membrana (fig. 23-2). La prolongacióndendríticadecadaneurona bipolar asciende en una hendidura entre las células sustentaculares hacia la superficie,sitio en el cual termina en un ensanchamiento llama’do vesícula olfatoria (OV en la fig. 23-2); que es una masa bulbosa de citoplasma que sobresale a través de la superficie. Por debajo de la superficie la vesícula olfatoria está unida a las células sustentaculares vecinas por un complejo de unión, y a nivel de la zónula adherens delcomplejo,queestápordebajodeunazónula occludens muy estrecha, las células sustentaculares muestran una red terminal perfectamente desarrollada (TW en la fig. 23-3). En algunos sitios las partes
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SlSTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
ov
go, en puntos más lejanos los cilios se angostan (fig. 23-3), y sólo hay dos microtúbulos que se extienden hasta sus porciones distales más angostas. Además, estos cilios largos están en la superficie de la membrana, de tal modo que forman una capa enmarañada que cubre las microvellosidades en la superficie apicaldelascélulassustentaculares(fig. 23-31, humedecida por la secreción delasglándulassubyacentes. El axón amielínico de cada neurona receptora se extiende hasta la lámina propia por debajo del epitelio olfatorio y se une con otros para constituirlos haces de fibras del nervio olfatorio, mismas que llegan a los bulbos olfatorios (estructuras ovoides que se forman como extensiones anteriores del área olfatoria del cerebro), a través de agujeros en la lámina cribosa del hueso etmoides. Célulassustentaculares. Las células desostén de los órganos sensitivos han recibido el nombre de SUStentaculares, por su acción de soporte. Tales células en el epitelio olfatorio son altas, y en su mayor parte cilíndricas, excepto en que hacia su base están angostadasirregularmente(fig. 23-2, SC). La superficie libredeestas células estácubiertapormicrovellosidades (fig. 23-2). Entre las células sustentaculares, llegan a la superficie las prolongaciones dendríticas de los receptores alfatorios (fig. 23-2). Enel citoplasma de las células de soporte o sostén existe un pigmento amarillo pardusco similar a la lipofuscina, y es el que da al área olfatoria su color ama-
Fig. 23-2. Esquemade un corte deepitelio olfatorio tal como se observaría en el microscopio fotónico. Clave: OV = vesícula olfatoria;BC = célula basal; SC = célulasustentacular; y CC = célula olfatoria.
superficiales de las prolongaciones dendríticas vecinas están en intima unión. Las vesículasolfatorias poseen cúmulos de largos cilios olfatorios (fig. 23-3). El citoplasma de las vesículas contienen mitocondrias,microtúbulos, algo de retículoendoplásmico liso, y el cuerpo basal de los cilios olfatorios (que se observan en los cortes transversal y longitudinaldela fig. 23-3, señalados BB). Las porciones proximales de los cilios y los cuerpos basales poseen la disposiciónhabitualdemicrotúbulos. Sin embar-
Fig. 23-3. Esquema de la structura fina de una vesicula olfatoria y las zonas vecinasdeepitelio homónimo. BB = corpúsculos basales; mv = microvellosidades; TW = red terminal; y mt = microtúbulo.(Basado en un esauema de Frisch. D . : Am. l. h a t . , 121:87, 1967.)
rillento, a simple vista. El núcleo de las células sustentaculares es pálido y ovoide:estadispuestoen una hilera paralela a la superficie y también en pjano superficial a una zona más amplia de núcleos redondeadosque pertenecenalascélulasreceptoras (fig. 23-2). Por debajo del núcleo cada célula sustentacular se angosta un poco y llega hasta la membranabasal,exceptoen el sitioen quenopuedehacerlo,por la presencia de unacélula basal (fig. 23-2). Célulasbasales.Soncélulas deformairregularmente cónica dispuestas a intervalos sobre la membrana basal (fig. 23-2, BC). La intensidadconque se tiñe el núcleo es intermedia entre la de las células sustentaculares y la de las receptoras. Las células basalessuelenserconsideradas como elementos de reserva relativamente indiferenciados, que formarán nuevas células sustentaculres cuando surja la necesidad. Sin embargo, en algunas especies, cuando menos, es signo de que ta!es células pueden dar origen a nuevas células receptoras olfatorias, y que ésas, a su vez, establecen incluso conexiones sinápticas con los bulbosolfatorios(Graziadei). Ello sugiere que pudierahaberunmecanismo de reposición de las células receptoras-olfatorias lo cual estaría justificado ante la posición vulnerable de tales receptores en la superficie del cuerpo. Sin embargo, dado que no se conoce otro mecanismo de reposición posnatal de las neuronas,constituiría un casoexcepcionalala regla general deque después del nacimiento no se forman neuronas. Lámina propia. Las capas más profundas de tejido conectivofibroelásticoqueintegranlalámina propia contienen muchas venas en algunos sitios y se asemejan al tejido eréctil, que se comentará en la sección siguiente. La lámina propia también contiene glándulas tubuloaveolaresllamadas glúndulas de Bowman, al parecer limitadas a las zonas olfatorias, de tal modo que su presenciaen otros sitios denota que fueron alguna vez áreas olfatorias y que perdieron su función por alguna lesión. La célula secretoria principal contieneabundante retículoendoplásmico liso, en su citoplasma. La secreción acuosa y fluida, que Ilegapormediode los conductosa la superficiedel epitelio, posee algunas de las características del moco líquido. Su acción, al parecer, es renovar continuamente la fina capa de líquido que baña los cilios olfatorios y dado que éstos son quimiorreceptores, en tal capatendránque disolverse las substancias que desencadenan los estímulos olfatorios. No se ha definido la forma en que se perciben los olores. Los receptoresolfatoriosreaccionanante substancias odoríferas de lo más variado. La discri-
minación de olores entraña la identificación de pautas particulares de impulsos aferentes, por parte del sistemanerviosocentral,que hacenrellenoa través de los bulbos olfatorios, a partir de innumerablesreceptoresolfatorios. MEMBRANA MUCOSA DE LOS CORNETES NASALES
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Característicasgenerales.Comoseñalamosantes de que describiéramos el órgano olfatorio, la mucosa de la nariz en dos sitios posee características especiales. Describimos el primer sitio, esto es, la ZOna olfatoria, y describiremosahora el otro,que tienecaracterísticasespeciales y queconstituye el que está sobre los cornetes medio e inferior. Enla pared lateral de cada cavidad nasal existen tres láminas óseas dispuestas una por encima de la otra, a manera de anaqueles. Sin embargo, no son planascomocualquier repisa,sinototalmente encorvadas hacia abajo. Por esta razón, su aspecto ha sido comparado al deconchas, y se han llamad3 cornetessuperior w7edio e i ~ f e r i o r ,respectivamente (figs. 23-1 y 23-4A). Estructurasmicroscópicas. La láminapropia de la mucosa de las cavidades nasales está muy vascularizada y contiene innumerables arterias capilares y venas, pero la que cubre los cornetes medio e inferiorposee además muchísimasestructurasvenosas queestáncolapsadas en circunstanciasnormales. Sin embargo, en algunas circunstancias paeden distenderse con sangre (fig. 23-4B, flechas), y con ello aumenta el espesor de la mucosa. En algunos individuos la mucosa sobresale en el interior de las vías aéreas,gradotal,que es difícil lainspiraciónyla espiración por la nariz, situación que se conoce como co~zgesticirlrlasal. El término tejido eréctil suele utilizarse para deslgnar todo tejido con gran número de cavidades recublertas de endotelio, que a pesar de estar en el ctrcuito sanguíneo están colapsadas, y que se distienden únicamente con sangre para incrementar notablemente el volumen de tejido en el cual están, como resultado de estimulaClón nerviosa especial. Cast todo el tejido que compone el Pene es erécttl, lo cual explica los camblos que surgen con su erecclóncondlversosestímuloserótlcos. La lámina propia de la mucosa nasal de los cornetes no es un típico tejido eréctll como el del pene, y algunos observadores incluso no lo constderan realmente eréctil. Sería mejor descrihlrlo como un tejido que tiene innumerables venas depared fma, en las cualesestán dispuestas en forma circollar y longltudinal,flbrasde múSCUlo liso (fig. 23-48). Sin embargo, reacciona como eltejidoeréctllporquerápidamentepuedellenarse Y quedar turgente con sangre. Aún más, en algunos suje-
Fig. 23-4. A ) Microfotografías con muy poco aumento, de un corte transversal de comete. Enla parte inferior del centro puede observarse una lámina fina de hueso. La sangre de los espacios venosos es obscura. Bi Microfotografía mediana amplificacihn de un c o r t e de la mucosa que cubre un comete. En la zona superior se observan glándulas, y en Id regiJninferior,grandesespaciosvenososdistendidosconsangre(flechas).
tos la mucosa de los cornetes es modlficadapor los estimulos erótlcos.Hacemuchosaños, Mackenzle descrlbló el caso de sujetos en qulenes la estlmulaclón erótlca se acompañaba de estornudos, ingurgltaclón de la mucosa nasal que cubria los cornetes e Incluso epistaxls, esto es, sangrado por lanariz Por esta razón, un comentarlo del siglo XVI señala el caso de un joven que estornudaba siempre que saludaba a una muchacha guapa. CuandoIntentemosesclarecer la funclóndelle)ldoeréctll de las vías nasales y su relación con el del aparato geaninltal, no debemos olvldar que en muchas especles males la estlmulaclón sexual depende notablemente de los estímulos olfatorlos
SENOS PARANASALES
Los senos paranasales son espacios excavados en 10s huesos;cadacavidadnasaltiene junto a ella
los cuatrode este tipo. Reciben sunombrede huesos en los que están, y por esta razón, se les denominasenos frontales, etnloidales, csfer7oidales y maxilares. El seno maxilar es el de mayor tamaño, y a veces recibe el nombre de a t ~ t r ode Highmore. Los cuatro senos de cada lado se comunican con l a cavidadnasalcorrespondienteyestáncubiertas
por una membrana mucosa que se continúa con la que reviste la cavidadnasal. El epiteliociliado de los Senos no tiene e] mismo eSDeSor aue el aue Dosee la propia cavidad nasal, ni tiene tantas células caliciformes. La láminapropiarelativamentefina,se continúa con el periostio del hueso subyacente. Está compuestoprincipalmente defibrascolágenas y contieneeosinófilos,célulasplasmáticasymuchos linfocitos, ademásdefibroblastos. Tienerelativamente pocasglándulas en suinterior. Los orificios por los cuales los senos se comunican con las cavidadesnasales no tienen diámetro suficiente como para impedir que se cierren, si la mucosa alrededor de ellos se inflama o hincha por otras causas. Normalmente el moco que se forma en los senos llega hasta las cavidadesnasalesporaccidnciliar, y se obstruyen los orificios sinusales, los senos se llenarándemoco y si surgeinfección, habrápus. Los fármacos con acción semejante a las hormonas de la médula suprarrenal harán que se contraigan los vasos sanguíneos de dicha zona, y a veces se utilizan en forma local para aliviar l a congestión en los orificios de los senos inflamados, y de ese modo, permiten su drenaje. '
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,AI’AIZATO IZESI’IRATORIO
AMIGDALA FARINGEA Es unamasamedianay h i c a de tejido linfático en la lámina propia de la mucosa que recubre la cara dorsal de la nasofaringe (fig. 23-1). Adenoide es el nombre del agrandamiento de la amígdala faríngea en un niño, porque los folículos linfáticos hipertróticos de la amígdala le dan un aspectoglandular. Las adenoides obstruyen a veces las vías respiratorias,yhacenque el niñorespirepersistentemente por la boca. La acción muscular que interviene en el hecho de conservar siempre abierta la boca o cambiar las líneasde fuerzaa las cuales estánsujetas normalmente los huesos de la cara, estorba el crecimientonormalde los huesos,y portalcausa, y porquehay infección persistente de lasamígdalas faríngeas agrandadas, la estirpación de las adenoides es una operación relativamente frecuente. La amígdala faríngea se semeja a la palatina en su estructura microscópica, excepto en que: 1 ) es más difusa, 2) su epitelio penetra en la forma de pliegues y no de criptas y 3 ) su epitelo puede ser seudoestratificado, cuando menos en algunas zonas, en vez de ser plano no queratinizado y estratificado.
LARINGE Características generales. La laringe esel segmento del tubo respiratorio que conecta la faringe con la tráquea (fig. 23-1). Sus paredes no se colapsan con la inspiración, por la acción de cartílagos que están en su interior,unidospor tejido conectivo.Hay músculosque hacentracción sobre los cartílagos desde afuera (extrínsecos) y otros, los intrínsecos se contraen entre los cartílagos y la mucosa. La laringe posee muchas funciones, y talvez la más importante sea la fonación, que desde el punto de vista filogenético,sedesarrollatardíamente. Una desusfunciones más importantes es evitar que en las vías respiratoriasinferiorespasenelementosdiferentes del aire. Se ha dicho que es el ”cancerbero” del pulmón, y que si a pesar de sus esfuerzos penetran substancias extrañas en ella, inmediatamente pone en marcha el reflejo de la tos. AI respecto, es interesante señalarqueen la autopsiadealgunosindividuos que al parecer fallecieron ahogados, se observó que tenían muy poca agua en los pulmones, y su muerte se debió posiblemente a asfixia causada por el espasmo laringe0 inducidopor el agua,que la irritó al penetrar. Epiglotis. Es una estructura a manera de tapa que se dirige hacia arriba y un poco hacia atrás desde el extremo superior de la laringe, de la cual está unida por delante (fig. 23-1). Se piensa que la epiglotis in-
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terviene en forma pasiva y accesoria para evitar que el alimento y el líquidopenetren enlalaringedurante la deglución. El factor fundamental de tal acción es que la laringe sea llevada hacia arriba Y adelante en el acto de la deglución, de tal forma que el extremo superior de su zona tubular queda comprimida contra la cara posterior de la epiglotis bajo la base de la lengua. Algunos individuos a 10s que se ha extirpado la epiglotis por alguna causa, pueden aún deglutir sin que penetre alimento en SU laringe. La sostiene en su interior una lámina de cartílago elústico. El pericondrio éste se continúa con la lámina propia de la mucosa que cubre su superficie. El tipo de epitelio de la mucosa varía en relación con la punción de las zonas diferentes de la epiglotis. En la cara anterior, en que la epiglotis se pone en contacto con la base de la lengua en el acto de la deglución, el epitelio es de tipo plano estratificado no queratinizado (fig. 23-5), adaptadosatisfactoriamentepara las superficies húmedassometidasal desgaste. El epitelio que recubre la zona superior de la cara posterior se pone en contacto con todo lo que se degluta, y también sufre los efectos del desgaste. Asimismo, es del tipo plano estratificado no queratinizado. A veces posee botones gustativos intercalados. Sin embargo, el epitelio que cubre la zona inferior de la cara posterior no se pone en contacto con los alimentos, y dado que constituye el recubrimiento de parte del tuborespiratorio, es del tipo cilindricoseudocstratificado riliado, concélulas caliciformes (fig. 23-5, zona itlferior). Los cilios semuevenhacia la faringe y desplazan el moco y las partículas adheridas a éI, en dicha dirección. Las glhndulas mucosas, con algunas unidades secretorias serosas, están dentrode la láminapropiapordebajode la cara posterior, y según los expertos, también están en la cara anterior. Las glándulas son más abundantes en el borde unido de la epiglotis. Cuerdas vocales. A manera de una hendidura dispuesta en sentidoanteroposterior laluz de la laringeestáangostada en dossitiospor pliegues de membrana mucosa que sobresalen hacia la luz de cada lado. La zona superior de los pliegues constituye las cuerdas vocales falsas (fig. 23-6). El segundo parde pliegues estápordebajo del primero y su borde libre, a manera de cintas, constituye las cuerdm vocales zwudaderas (fig. 23-6). El orificioentre las dos cuerdas vocales verdaderas recibe el nombre de rima glottidis, o hendidura glótica; es una hendiduracuandolascuerdasestánenaposición,pero asume forma triangular con su vértice hacia adelante, cuando las cuerdasestánseparadas. La expansión del interiorde la laringeentre los dosgruposde pliegues, recibe el nombre de ventriculo de la larin-
822 El tipo de epitelio en l a mucosa de la laringe varía con las funcionesdesus zonas; el quecubre las cuerdas vocales verdaderas, sometido a desgaste importante, es del tipo plano estratificado, no queratinizado. Todo el epitelio que reviste la laringe por debajo de las cuerdas verdaderas es de tipo cilíndrico ciliado, seudoestratificado,con célulascaliciformes. La mayor parte del que reviste la laringe por arriba de las cuerdas verdaderas también es del tipo señalado,aunquepuedehaberzonasaisladasde epitelio plano estratiticado no queratjnizado. El movimiento de l o s cilios se dirigehacia l a faringe excepto sobre las cuerdas vocales verdaderas, la lámina propia contiene glándulas mucosas. Los n6dulos linfáticos e s t h presentes en l a lámina propia, especialmente en Id region del ventriculo y las cuerdas falsas.
La laringe es el 6rgano de la fotruribrr, esto es, la emisión de sonidos vocales;sufuncihndepende de l a vibracibn de las cuerdas vocales. Las vibraciones songeneradas por corrientes de aire cn una forma bastante compleja, y el tono y Id altura del sonido dependen de l a relajaci6n o tcnsiOn a la que se someten las cuerdas vocales, y tambikndecambios funcionales en l a disposicidn de sus bordes. La vocalizaci6n o articulacibn de los sonidos es otra t u n -
T"f
Eplglotls
Hueso hloldes Fig. 23-5. Microfotografíacon poca amplificacibn,detodo el espesor de l a epiglotis. La superficie anterlor está enla parte 511J I W I I I ~ , y l a posker~t>r en la itlfcrior. Para detalles, v6ase el texto.
gc (fig. 23-61, Hacia adelante el ventriculo o seno de cadaladoseprolonga hacia arriba, y cadafondo
de saco que así se forma recibe el nombre de súrll1o l u r í ~ g e o(fig.23-6). La zonacentralde las cuerdas falsas está compuestaprincipalmente por lámina Y l a zonacentral del propialaxa,conglándulas. par inferior de pliegues comprende tejido conectivc y músculo, de tal forma que el "núcleo" de las propias cuerdas vocales, esto es, la zona de los pliegues más cercanas a su borde libre, comprende tejido conectivoformadoantetodoporfibraselásticas. La abertura entre las cuerdas verdaderas-y l a tensión a la cual están sometidas, dependen de músculos que actúan en ellas directamente, y de otros que l o hacen de manera indirecta, a l desplazar l o s tejidos en los cuales están fijadas.
Cuerda vocal falsa
Cuerda vocal
Cartllago crlcoldes
Fig. 23-6. Esquema de la cara posterlor de l a mitad anterior de la laringe después de seccionarla en el plano coronal. El corte está en el plano más delantero de la mitad superior derecha de la ilusIraciOn, de tal mt)do q u e be aprecia el sáculo laríngeo. (Schaeffer. E. A.: Textbook of MicroscoDic Anatomv, Ouain's Elements of ~. Anatomy, l l d . ed, v o l . 2, parte 1. New York, Longmans, 1909.)
APAIZATO RESPIRATORIO
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ción bastante compleja, y en ella participan, además de las estructuras señaladas, los labios, la lengua, el paladar blando y otras cavidades.
TRAQUEA Característicasgenerales. La tráquea esun tubo que se continúa con la laringe por arriba y que termina pordivisiónendosbronquiosllamadosprimarios, que se dirigen a los pulmones derecho e izquierdo,respectivamente(fig.23-1). La tráquea no sufre colapso, por la presencia de unos 20 cartílagos en formade U o herradura, incluidos en su pared, uno sobre el otro de tal forma que casi rodean su luz. Los extremos abiertos de estosanilloscartilaginososincompletos se orientanhacia atrás (fig. 23-7)y el hueco entre los dos extremos de cada anillo está unido por tejido conectivo y músculo liso (fig. 23-7). Si se hiciera un corte longitudinal de la pared de la tráquea, los anillos cartilaginosos que la rodean quedarían en plano transversal. El contorno transversal decadaanillo es ovoide (fig. 23-8) y s u diámetro superoinferior máximo es de 3 ó 4 mm y el medio lateral máximo de 1 mm, aproximadamente. La superficie interna de cada anillo es convexa y la externa, relativamente aplanada (fig. 23-8). El espacio entre anillos adyacentes es mucho menor que los diámetros superoinferiores de los propios anillos, y está lleno de tejido conectivo denso que se continúa con el del pericondrio de cada estructura anular (fig. 23-8). Los haces de fibras colágenas que comprenden este tejido conectivo están entrelazadas de tal manera que la pared traqueal posee moderada elasticidad. En este aspecto también puede tener im-
Fig. 23-8. Microfotografía con muy poca amplificación de un corte longitudinal de la pared an. terior dela tráquea de un adulto La luz de este tubo está enla parte.. superior de la imagen.
Fig. 23-7. Esquema de un corte transversal de la tráquea de un adulto (muy poca amplificación). La cara anterior está enla parte superior.
portancia algunas fibras elásticas distribuidas entre los haces de fibras colágenas. Membrana mucosa de la tráquea. El recubrimiento epitelial de la tráquea y los bronquios es del tipo ciliado seudoestratificado, con células caliciformes. Enel corte corriente teñido con hematoxilina y eosina, tiene el aspecto que muestra la figura 5-48. Su estructura fina se muestra enlafigura 23-9. Dado queenlapágina167sedescribióendetallela estructura fina de las células ciliadas, misma que se ilustró en la figura 5-49 a 5-54, no nos ocuparemos de ella en este aparato. Las células caliciformes que tambiénreciben el nombrede células mucosas, se
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
Fig. S - 9 . Micrografía electrónica ( X 7 500) de epitelio cilíndrico ciliado seudoestratifcado que contiene células productoras de moco(caliciforme). Este tipo de epitelio es característico de latráquea y bronquic~s;el que se muestra en esta imagenesel que recubre el bronquio del ser humano. Entre las células cilíndricas ciliadas, pálidas, están entrecaladas dos células mucosas de color un poco más obscuro; su citoplasma apical contiene grandes vesículas esféricas que secretan moco (m), y por debajo de ella se observa retículo endoplásmico rugoso. En la SUperficie apical de las células cilíndricas se advierten cilios ( c )y microvellosidades (mv). Aprécieme también las células basales (b) en plano profundo dela membrana. (Por cortesía de J. M. Sturgess.)
describieronenlas págs. 146 y 214. Sin embargo, en relación con el epitelio traqueobronquial al pareter las células caliciformes deben expulsar su secreción en forma cíclica, de modo que cuando vacíen
su contenido en la superficie de la membrana, no tienen aspecto de células ciliadas ni mucosas. En estasituación,muestranmicrovellosidadesdispuestas de manera regular en su superficie libre, razón por
AI’ARATO RESPIRATORIO
la cual han sido denominadas células en cepillo (fig. 23-10, bc), tal vez porque las microvellosidades (mv enla fig. 23-10) sesemejana las cerdas de un cepillo. No se sabe si lo que se ha descrito como borde en cepillo del osteoclasto célula de la cual se originó este término sean solamente fibras de colágena librede la superficieósea,quesonresorbidaspor dicha célula (pág. 460). Sería menos confuso llamar a las células “en cepillo” células no ciliadas con bordesestriados, pueseste últimocalificativodenota que poseemicrovellosidades regularmente dispuestas en la superficie libre, tal como se muestra en la figura 5-7. Las células del cuarto tipo observadas en
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el epitelio traqueobronquial, son las basales (señaladas con la letra b de la fig. 23-9). Suele pensarse que sonlosuficientemente indiferenciadas comopara dar origen a células ciliadas y a las mucosas (caliciformes). Se ha señalado que las fibras nerviosas aferentes terminan en la base de algunas células epiteliales y establecen sinapsis con ellas: también se han descrito enla membrana epitelial las células neuroendocrinas análogas a las enteroendocrinas del aparato gastrointestinal. La liirnirza propia, sobre la cual se halla el epitelio traqueal, está condensada para formar una membra-
Fig. 23-10. Micrograjíaelectrónica ( X 12 000) deuna célula en cepillo (bc) del epiteliocilíndricociliado seudoestratificado, célula que aparece en el epitelio traqueobronquial. La célula de esta imagen es de un bronquiolo de rata. Adviértame también queexisten microvellosidades (mv) en su superficie apical, en vezde cilios. En su citoplasma pueden observarsefilamentos (f), escasasvesiculasapicalesredondas,mitocondrias y retículo endoplásmico rugoso (por arriba del núcleo). La parte de una célula ciliada, pálida en la esquina superior derecha, posee cilios en su superficie (c), y mitocondrias notorias. (Por cortesía de B. Meyrick y L. Reid.)
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SlSTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
na basal neta. El resto de la lámina propia contiene una gran proporción de fibras elásticas. La tendencia a poseer carácter linfático lo indica la presencia de linfocitos y nódulos linfáticosocasionales. El borde profundo de la lámina propia se caracteriza por poseer una densa lámina de elastina (fíg. 23-8). El tejido por debajo de tal lámina recibe el nombre de submucosa. Las porciones secretorias de muchas glándulasmucosasconalgunasunidadesserosas secretoriasestándentro de la submucosa. En los corteslongitudinalesde la tráquea, lasporciones secretorias de tales glándulas están dispuestas principalmente en la submucosaque llena los espacios triangulares entre cartílagos vecinos (fig. 23-8). Los conductos de dichas glándulas~ atraviesan la lámina elástica de la lámina propia, para vaciar su contenido en lasuperficieinternade la tráquea. También en la lámina propia hay unidades secretorias. La pared posterior de la tráquea está compuesta de haces entrelazados de fibras de músculos liso dispuestas principalmente en plano transversal, y divididas por tejidoconectivo(fig.23-7). La superficie interna de la pared posterior de la tráquea está recubiertaporunamembrana mucosasemejantea la que reviste el resto de su pared. En la mucosa, por fuera de ella, en los intersticios entre los haces del músculo liso, e incluso por fuera, en el tejido conectivo de las capas más externas de la pared, hay unidades secretorias.
ARBOL BRONQUIAL La tráquea termina dividiéndose en dos ramas de gran calibre que son 10s dos bronquios primarios o principales, que pasan al hilio de los pulmones (fig. 23-1). La estructuramicroscópica de tales órganos es idéntica a la de la tráquea. Por lo regular el pulmón derecho está compuesto de tres lóbulos y el izquierdo, de dos. En cierta forma cada bronquio primario se continúa conel bronquioinferiordel pulmónrespectivo. El bronquio primario derecho, antes de continuar con el inferior emite dos grandes ramas que se distribuirán en los lóbulos medio y superior, respectivamente. De manerasimilar, el bronquioprimarioizquierdoantes de continuarse en el lóbulo infe-rior del pulmón izquierdo, emite una rama que se distribuye en el 1óbulo superior. Enel hilio, el bronquioprimario y sus ramas principales guardan intima relacióncon las arterias que penetran en el pulmón en ese sitio y las de venas y linfáticos que salen de la zona, y todas estasestructurastubularesestáncubiertaspor tejido conectivo denso. Este conjunto de tubos recu-
biertospor el tejidoseñalado recibe el nombre de hilio pulmonar. Los lóbulos de los dos pulmones reciben un gran bronquio, y en el interior del tejidopulmonar los bronquios se ramifican en bronquiosprogresivamentemenores. A pesarde haber variaciones, las zonasparticularesdecadalóbulo tienden a recibir algunas ramas principales del bronquio que penetra en el lóbulo. ESTUDIO MICROSCOPIC0 DE LAS VIAS DE CONDUCCION DEL PULMON Bronquios intrapulmonares Los bronquios intrapul!nonares, estoes, los que estándentro del pulmón, tienen una estructura microscópicafundamentalmentesimilara la de la tráqueayde las porcionesextrapulmonaresdelos dosbronquiosprimarios,pero difieren enalgunos aspectos que describiremos. 1) En los bronquiosintrapulmonares los cartílagos en forma de herradura que poseen la tráquea y la zona extrapulmonar de los bronquios primarios, son substituidos por lúminas cartilaginosas de forma irregular. En el corte transversal de un bronquio intrapulmonar tienen el aspectodeóvalos o zonas semilunares(fig.23-11). No es exacta la impresión de que se necesitan varias de ellas para rodear el tubo, pues lo que parece ser varioscartílagos en el corte por lo regular son prolongaciones de un solo cartílago de forma irregular. Algunos de los cartílagos irregulares rodean por completo el tubo. Existen cartílagos alrededor de toda la pared de tales bronquios y por esta razón, estos últimos no están aplanados en una de sus caras como lo están la tráquea y los bronquiosextrapulmonares. En los sitiosde ramificación, surgen cartílagos en ”silla de montar” que sostienen y refuerzan las dos ramas, sitio en el cual formanunánguloagudo. Los espaciosentre los cartílagos y zonas del mismo cartílago si no tuvieran tal esfuerzo, serían zonas débiles de la pared bronquial; están llenos de tejido conectivo colágeno que se continúa con el pericondrio de los cartílagos señalados. 2) En los bronquiosintrapulmonares, el músculo liso que aparece únicamente en la zona posterior de la tráquea y bronquios extrapulmonares constituye unacapaquerodeatotalmente el interiordetal estructura; esta capa de músculo está entre la mucosa y los cartílagos (fig. 23-11). No tiene el aspecto de una capa completa en todos los cortes porque está compuesta de dos grupos de fibras musculares li-
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sas dispuestasen el árbolbronquial a manerade una espiral de izquierda a derecha, respectivamente. La disposicióndelmúsculopuededemostrarseal enlazar dos cordones en un palo de escoba, en espirales muyajustadas,una en sentido de lasmanecillas del relojy la otra en sentido contrario. 3 ) La contracci6n del músculo liso después de la muerte, y tal vez en cierta magnitud durante la vida, hace que la mucosa quede dispuesta en pliegues longitudinales, que son característicos de los bronquios intrapulmonares cuando se observan en cortes transversales(fig. 23-11). 4) La lámina elástica, que señala el límite externo de la mucosa de la tráquea, no está como tal en los bronquios intrapulmonares, sino que hay fibras elásticas distribuidas en una disposici6n que describiremos. En los bronquios, los cartílagos están unidosporfibras elásticas gruesas. En la adventicia existen fibras elásticas más finas y también entre las fibras musculares y en la lámina propia. Sin embargo, el signomás notable es la presencia devarios haces potentes de tejido elástico situados en la Iámina propia, que corren en sentido paralelo, a todo lo largo del árbol bronquial. Tales franjas pueden observarse fácilmente a simple vista al estudiar la mucosa.Se ramifican conforme lo hacen las ramas bronquialessucesivas,quesecontinúancon los componentes elásticos de las vías aéreas terminales. Los bronquiosintrapulmonaresestánrecubiertos
de epitelio cilíndrico seudoestratificado y ciliado, y a la secreci6n de las células mucosas en tal membranasesuma l a dedichasglándulas. Las porciones secretorias, en su mayor parte, están fuera de la capa muscular y entre 10s cartílagos (fig. 23-11). En los bronquios de las zonas fibrosas más externas de sus paredes están dispersos ganglios y nódulos linfáticos. Tipo de ramificaciones. En términosgenerales, las ramificaciones del árbol bronquial son d i C O t b t ? J i cas y el área transversal total de la luz de cada par deramas es nluyou que el áreacorrespondiente al tubo de origen: esta disposici6n tiene consecuencias en lo que tocaalavelocidadrelativa con la cual viaja el aire en las ramas de menor y mayor calibre. A través de un tubo pasa el mismo volumen de aire (por unidad de tiempo) que por sus dos ramas (que juntas tienen un área transversal mayor), únicamente si se desplazacon mayor rapidez enel tubo de origen, y por esta razón, cabe deducir que el aire se mueveconmayorlentituden las ramas más finas del árbol bronquial y con mayor velocidad en las de mayor calibre, aspecto que debemos recordar siempre al interpretar los ruidos respiratorios que se auscultan con el estetoscopio. Diferencias entre bronquios y bronquiolos. La ramificacicin ininterrumpida del árbol bronquial hace quesurjantroncoscada vez másangostos; los de máximo calibre difieren de los de menor calibre por-
Tejido conectivo denso
’Cartílago
Lámina .propia elástica
Fig. 23-11, Microfotografía con m u y pocaamplificación
de unbronquiointrapulrnonar.
Lámina propia elástica
Músculo liso
que sus cartílagos son más pequeños y n o se extienden en toda su pared. Como explicaremos más adelante, los pulmones sedesarrollanamanera de una glándula, y como resultado,suparénquimaestácompuestode lobulillos. Los bronquios del pulmón son equivalentes a los conductos extralobulillares de las glándulas porque están fuera de los lobulillos. Las ramas del árbol bronquial que penetran por lo regular en el vértice de los lobulillos, reciben el nombre de brorlquiolos, (fig. 23-12]; y serían el equivalente de los conductos intralobulillaresde las glándulas. Su estructuradifiere de la de los bronquios porque tiene menor calibre (por lo regular los bronquios tienen menos de 1 mm dediámetro), poseen epitelio cilíndrico ciliado en vez de epitelio cilíndrico seudoestratificado ciliado y también carecen de cartílagos en su pared (fig. 23-12). Como explicaremos adelante, los bronquiolos n o necesitan cartílagos en su pared para que nose colapsencon los movimientosinspiratorios, ya que están dentro del parénquima pulmonar, que está "abierto", y en consecuencia, expandido por los movimientos inspiratorios. Tal como se observa con los conductos intralobulillares, se extiende un poco de tejido conectivo desde los tabiques interlobulillares, en los bronquiolos, para dar sostén a los de mayor calibre (fig. 23-12).
Fig. 23-12, IClicrotcrtclgratla de poca amplihcacibn de un gran r de Ll n niño S I- o n q l
Tejido conectivo denso
Lobulillos pulmonares. Es conveniente que el lect o r establezca alguna semejanza entre los bronquiolos y los conductos intralobulillares de algunas glindulas, porque cada uno de los bronquiolos que surgen de la ramificación de los bronquios de menor calibre, penetran en lo que se ha llamado un lobulillo del pulmón, y a semejanza de un conducto interlobulillar, cruza por la substancia o parénquima del lobulilloyse ramifica en su interior.Antesde exponer la forma en que los bronquiolos establecen conexión con los espacios aéreos en los cuales se intercambian los gases entre la sangrey el aire,comentaremos con mayor detalle la estructura de los lobulillos. Los lobuidos del pulmón, a semejanza de una pirámide, poseen un vértice y una base, pero se pierde la semejanza con tal estructura geométrica porque los lobulillos tienen forma muy irregular. Su tamaño varía extensamente y su base tiene de menos de 1 cm,amásde 2 cmdediámetro,y su altura varía todavía más. Antes de considerar su disposición en los lobulillos sería útil comparar cada bronquio principal con el troncode un árbol, del cual "crece"el bronquio desde la raíz del pulmón hacia la parte central de un lóbulo, e incluso más allá de tal punto, y se ramifica conforme se desarrolla. La mayoría de las ramasmásfinas del árbolque pe-
netraránen los lobulillos y queconstituirán los bronquiolos, se orientan hacia la periferia del 16bul o , aunque algunos lo hacen hacia adentro, hacia la zona media del mismo. Los lobulillos llenan el espacio de que disponen, y de este modo, alteran su forma. Los situados en la periferia tienden a asumir la forma de pirámides alargadas, como se ilustra en la figura 23-13, pero los lobulillos más centrales pueden tener formas irregulares y contornos angulados. Sin embargo, todos los lobulillos están dispuestos de tal modo que sus vértices reciben l o s bronquiolos (fig. 23-13), lo cual significa que la base de algunosde los lobulillosestánfrentea la periferia del lóbulo, y la de los demás, hacia el interior. La base de los lobulillosperiféricos tiene laformadezonas poligonalespor debajode la pleura. Están separadas entre si por tabiques fibrosos que en el ser huamano penetran L I tramo ~ corto (en la forma de un tabique completo), en el pulm6n. Sin embargo,enotras especies, como el cerdo, los lobulillos están completamente separados entre sí por tabiques interlobulillares de tejido conectivo denso que se continúa con el tejido ccmectivo de la pleura vis-
ceral en la base del lobulillo, y como el tejido conectivo denso que rodea a los bronquios en el vértice del lobulillo. Sin embargo, en otros animales, como el conejo, los lobulillos n o están separado por tabiques. Enel ser humano los tabiques son incompletos. Bronquios
Un bronquiolo, al penetrar en un lobulillo, se ramifica repetidas veces, a semejanza de las ramas de un árbol,hasta llegar a todas las partesdedicha estructura. Los bronquiolos, a semejanza de l o s conductos intralobulillares, están dentro del parénquima de los lobulillos, y por ello, están unidos en todos sus lados, a la trama esponjosa elástica del tejidoquecontiene los espaciosaéreosendondese hace el intercambio gaseoso (fig. 23-15). Por esta razih,no muestrantendenciaacolapsarsecon los movimientos inspiratorios, y de hecho, en tales movimientos son ”estirados” en toda su circunferencia al distenderse las fibras elásticas de la trama respiratoria. En consecuencia, no se necesita que las paredes de los bronquiolos permanezcan abiertas por acci6n de anillos o láminas cartilaginosas, de las cuales carecen. Difieren de los bronquios por no poseer glándulas en sus paredes ya que están tan cerca de los espacios respiratorios que las secciones glándulares llegarían hasta los espacios señalados. Aún más, su recubrimiento epitelial es menos grueso que el de los bronquios. En las ramas de mayor calibre, abundan las célulascilíndricasciliadas, peroentre ellas están intercaladas células no ciliadas(fig. 2314) que son altas y a veces reciben el nombre de células claras. En algunas especies tienen la particularidad de ser muy ricas enmitocondrias, y entre el núcleo y la superficie en la cual descargan su secreciOn, abunda el retículo endoplásmico liso; también tienen un elevado metabolismo. Sin embargo, no se ha dilucidado la función exacta de su secreción serosa. En las ramas finales existen células no ciliadas de tipocúbicoalto. En resumen, las paredesde los bronquiolos (fig. 23-12) consisten en epitelio que está sobre una delgada ILimina propia elástica, la cual, a suvez, está rodeadaporuna capa rnLm-ular descritapreviamente en los bronquios. El músculo está sostenido por tejido conectivo (fig. 23-12). Ordenes de bronquiolos. Una vez dentro del l o bulillo el bronquioloconocidocomo yretcr~~ir~al, emite ramas que’son los bronquiolos ter;tTirzales y su Fig. 23-13. Esquema de un lobulillo pulmonar, con su base número varia tamaño del aunque sobre la pleura. El calibre de los bronquios y vías aéreas así como suele ser de tres a siete, el de los vasos sanguíneos y linfáticos se ha amplificado en aras de la claridad. Para seguir el curso de los vaso5 sanguíneos y linsiguiente Orden de que nacen de fáticossehan omitido 10s primerosen el lado dcrec-llo y 10s ú]ti- 10s bronquiolos terminales recibe el nombre de resmos del lado izqIiicrd(>, piratnrios (figs. 23-13 y 23-15). nombre se Su expli-
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SlSTEhlAS Y APARATOS DEL CUERPO Fig. 23-14. Micrografla electr6nica con poca amplificacihn ( X 6 000) de células de la membranamucosa de un bronqulolo fina del pulm6nderatbn. Entre las células ciliadas del epitelio (cci existe una célula declaranociliada (ncc). Advlértanse sus numerosas mitocondrias yabundante retículo endoplásmico liso, especialmente debajo de su superficie apicai. Los asteriscos Indican la lámina basal del epitelio. En la lámina propia subyacente 5e advierLen células de músculo 1150 (mc) y fibroblastos de tejido conectlvo (ct). El espaclo blanco en el ángulo superior. izquit,rdo es la luz del bronquiolo. (Por cortesía de A . Col1et.i
ca porque se ramifican y penetran en el parénquima que muestra un número cada vez mayor de finos saquitos aéreos, desde sus paredes. Tales saquitos están limitados por redes capilares dentro de una trama finaque describiremos. Lo importantepor señalar es que en las paredes de las evaginaciones se lleva al cabo el irzterrambio gaseoso entre la sangre de los capilares, y el aire dentro de los saquitos. Dicho intercambioseobserva enlasevaginaciones de los bronquiolos, por lo cual han recibido el nombre de brorzquiolos respiratorios. Las terminaciones libres de los bronquiolos comentados se expanden en cierta medida y desembocan en los llamados conductos alveolares. Porción respiratoria del lobulillo; conductos, sáculos alveolares y alveolos Antes de exponer lo referente a los conductos alveolaresen los cuales desembocan los bronquiolos respiratoriosserá útil destacarquebronquios y bronquiolos son tubos con paredes propias y que su función básica es conducir aire hasta las porciones respiratorias de los lobulillos, y en sentido inverso,
hasta el exterior. Los términos que utilizaremos describen la forma en que el aire es conducido a todas las partes de la porción respiratoria del lobulillo (conductos y sáculos alveolares y alveolos) y no denotan estructuras con paredes propias sino espacio de- diversos Órga~losy formas que existen en los abundantísismos lechos capilares dentro del parénquima elástico a manera de una esponja (figs. 23-13 y 23-15). Los conductos y sáculosalveolares y los alveoloscontienenaire sometidoarecambio incesante; el aire en tales espacios está en intimo contacto con los capilares en las paredes d e toda la trama esponjosa fina que divide esta parte del pulmón en espacios, y dado que el aire y la sangre están separadosúnicamenteporcapas finísimas de tejido a través de las cuales fácilmentesehace la difusión, existe una disposición funcional y eficiente que permite a la sangre perder el bióxido de carbono y captar oxígeno a su paso por los lechos capilares, en esta porción del pulmón. Conductos y sáculosalveolares, y alveolos. Los espacios donde desembocan directamente los bronquiolos respiratorios tienen la forma de largos ”corredores” que se ramifican, y en su trayecto exis-
APARATO RESPlRATORlO
ten muchas puertas abiertas, de dos tipos generales. Los "corredores" reciben el nombre de conductos alueolares (fig. 23-15) y las puertas abiertas de mayor tamaño que se comunican con espacios redondeados llamados s6cuIos alveolares, han sido señalados por asteriscosen la figura 23-15. Desde la periferia de los sáculos redondeados y penetrando en el interior, se observan tabiques a manera de espolones que dividen la zona periférica de cada s k u l o en una serie decubículosque se abrenen la partecentral del mismo, y que constituyen los alveolos. Se ha esrimado que los pulmones del adulto poseen unos 300 millones de alveolos, lo cual constituiría una superficie total de 70 a 80 m2, que se expondría al aire que contienen. Antes de describir la estructura histológica de las paredesqueseparan los espacios aéreos,debemos señalar someramente lo referente a las unidades de
estructura respiratoria, menores que los lobulillos y que tienen importancia para entender algunas de las alteraciones y enfermedades del pulmón. Unidadesestructuralesdentro del lobulillo. Como señalamos,losbronquios se ramificanpara' formar al finalbronquiolosque llegan aunidades estructurales del pulmón llamadas lobulillos. Sin embargo, nunca ha habido acuerdo para denominar a las unidadesque reciben airede las divisiones SUcesivas del bronquiolo que llega al lobulillo, excepto que la unidad pulmonar que es servida por el brorzquiolo terminal se conoce como acino. Millard sugiere que es la unidadestructuralmásprácticaal hablar de enfermedades. No hay nombres aceptados para las unidadesmáslejanas,peroBarriesugirió quedebierandesignarsecon base enel conducto que les lleva aire. De este modo, la unidad que recibe aire del bronquiolo respiratorio podría llamarse unidad bronquiolar respiratoria, y la que es aireada por un conducto alveolar, unidad ductal. ESTUDIO MICROSCOPIC0 DELA RESPIRATORIA DEL PULMON
Fig. 23-15. Microfotografíacon m u y pocaamplificación del pulmón de un niño de muy corta edad. Se secciona en forma longitudinalun bronquiolo respiratorio, y puede advertirse la forma en que desemboca en dos conductos alveolares. Los asteriscos indicansacosalveolares, que a su vezse continúan en espacios aéreos redondeadosdenominados alveolos.
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PORCION
Las fibras elásticas de toda la trama pulmonar están sometidas a tensión y estiradas para que los pulmones llenen las cavidades torácicas. En consecuencia, cuando se abre la cavidad pleural en la autopsia, los pulmonessufrencolapsohaciasuhilio. Los cortes de los pulmones colapsados no muestran una imagen representativa de la estructura de la trama respiratoriadurante la vida,porque los espaciosen dicha trama se vuelven menores y los tabiques entre ellos, más gruesos. Sise estudian cortes de pulmones que se handistendidodenuevo a su tamaño original inmediatamente después de la muerte (por inyección de fijador a través una cánula en el bronquio y después obturar esta última de modo que no haya nuevo colapso) se podrá tener una imagen mejor de la estructura pulmonar durante la vida. Diferenciación entre tabiques alveolares e interalveolares. Como se muestra en la figura 23-15, casi todas las divisiones o tabiques en la trama esponjosa del pulmónseparanalveolosvecinos. Por supuesto algunos tabiques separan las vías de los conductos alveolares, de los espacios alveolares que estánporfuera del conducto,peroque a pesarde ello, pueden comunicarse con otro conducto. Tales divisionessuelenserllamadas tabiquesalveolares. Sin embargo, debemos entender que el término alveolo tiene dos significados, pues puede denotar un espacio o unapequeña estructura. Enel caso del pulmón después del nacimiento, el término se utiliza para señalar un espacio. Convendría denominar a la
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SlSTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
Fig. 23-16. Esquema de un alveolo (corte grueso) en la porción respiratoria del pulmónde conejo. A la izquierda estáuna vénda. A la derecha se observa el suelo de un alveolo; las células hemáticas enel suelo están en los capilares. Obsérvese el poro alveolar enel suelo del alveolo.
estructura conocida como pared alveolar, como tabique interalveolar porque está entre mlveolos. Estructura de los tabiques interalveolares Empleo decortesgruesos. En los cortes finos de los pulmonesdistendidos, las paredes o tabiques interalveolaressiempre son seccionados en forma transversal'u oblicua; yaque en los pulmones distendidos, los tabiquesinteralveolares tienen el mismo espesor que los propios cortes, y dado que nunca son totalmente planos, como los cortes, es imposible que en u n corte fino esté presente un tabique interalveolar completo de tal manera que se pudiera examinar su superficie de frente. Para observar un tabique de frente se necesitaría hacer cortes que tuvieran el espesor del diámetro del alveolo y en tales cortes aparecerían sitios en los cuales el extremo SUperior de un alveolo se hubiera rebanado junto con el fondo del queestáinmediatamentepordebajo. En estasituación el observadormiraría el interior del alveolo como quien ve por dentro una taza, para observar su fondo. En este caso el fondo de la tazaestárepresentadopor el tabiqueinteralveolar, que media entre el alveolo que se mira y el que está inmediatamente por debajo (fig. 23-16), y al observarlo a veces se advierte que el fondo de la "taza'' tiene un orificio, que comentaremos en breve. Capilares de lasparedes. No es fácil identificar las células y estructuras en las paredes interalveolares, con el procedimiento antes descrito. Se observan muchos núcleos que corresponden a las células que describiremosacontinuación. La magnitud de la redcapilaren un tabiqueinteralveolarpuede ser apreciada si se estudian cortes gruesos de tejido pul-
monar, despuks de inyectarcon un materialopaco sus vasos sanguíneos. De frente, las redes de capilares en lasparedesalveolares,con tales preparaciones, tienen el aspecto de una trama densa (fig. 23-17). Poros alveolares y conductos de Lambert (senos). Algunas paredes interalveolares, estudiadas de frente en los cortes gruesos, muestan pequeños orificios redondos u ovalesllamados poros alueolares (fig. 23-16);cuandoaparecenpermiten el paso del aire de un alveolo a otro. Facilitan también el intercambio aéreo entre sacosalveolares en casodehaberobstruccicin de sus propias vías de abasto. Lambert descubri6 también otrosconductosdeintercomunicación: los conductoscortosde las paredes de bronquiolospreterminalesqueconstituyen vías para el paso de aire en los sacos alveolares y pertenecen a la misma unidad o aunavecina,y de este modo, constituyen una vía colateral para que el aire entre CI salga de las unidades terminales. Posiblemente intervienendemanera importantecuandopartes de los pulmones se vuelven fibróticas. Trama interna de sostén de las paredes interalveolares. Las redes capilares que constituyen los componentesprincipales de las paredesinteralveolares tienen poca resistencia tensil. Si las paredes no t u vieran una estructura de sostén interno, los alveolos se expanderían tanto con aire que romperían los capilares. Sin embargo, el sostén que tienen las paredes interalveolares no puede ser demasiado rígido, pues si así fuese, interferiríaen la expansiónnormal de los alveolos.Por tales razones, no debesorprendernos que las fibras elásticas sean el sostén básico
Fig. 23-17. Microfotografía con gran amplificación de un corte grueso de pulmón, despuésde inyectar los vasos sanguíneos con material opaco. Enelsuelo del alveolo puede observarsefácilmente la trama extensa e intima de los capilaresalveolares.
APARATO RESPIRATORIO
de las paredes alveolares (fig. 23-18), pero dado que ellas son demasiado gruesas y muy separadas como para dar sostén intimo a muchos capilares, también estos últimos cuentan con sostén propio, como describiremos. Sin embargo, las fibras elásticas constituyen una especie de “esqueleto” que resiste la expansión excesiva. Ademásdelasfibraselásticas ocasionales queviajanen las paredesinteralveolares,segúnShort, existen fibras elásticas alrededor de los bordes libres de los alveolos (en el sitioen que desembocan en los sacos o conductos alveolares). Según Collett y DesBiens, las fibras elásticas de las paredes interalveolares son producidas por fibroblastos, que durante el desarrollo embrionario
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provienen de una célula progenitora que también da origen a las células de músculo liso. Las células de músculo liso que se desarrollan en relación con el árbol bronquial, y los fibroblastos de las estructuras alveolares tienen la capacidad de producir elastina. Los fibroblastos en las paredes señaladas asumen diversasformas, puesalgunosestánmuyalargados, en tanto que otros, a semejanza de la célula señalada como “célula de tejido conectivo” en la figura 23-19, tienen forma más o menos redondeada. La tramaintimadesosténdeloscapilaresla constituyen las finas fibrillas reticulares o colágenas ytambiénmembranabasal,comodescribiremos. A lo largo de los conductos alveolares, en particular cercade las entradas,seobservanunascuantas fibras de músculo liso. Componentes de la barrera hematoaérea en las paredes interalveolares
Fig. 23-18. Microfotografla dela porciónrespiratoria de un pulmón teñida con orceína para demostrar la presencia de elastina. Se observan lasfibras elásticasparticularmente en lapared del bronquiolo en la esquina inferior derecha (las fibras están indicadas por flechas) y en las paredes interalveolares (fibrasindicadas por puntas de flechas).
Reseña histórica. En primerlugar, los estudios con el microscopio electrónico iniciados con las investigaciones originales de Low señalaron claramente que los alveolosestánrecubiertosdeunacapa continua de epitelio la cual, excepto en sitios en que está el núcleo, es tan fina que no puede ser identificada con el microscopio fotónico. En segundo lugar, la técnica con el ácidoperyódicode Schiff, como demostraronLablond, Bertalanffyy colaboradores permitió identifficar la existencia y distribución de las membranas basales en el pulmón. Con los datos obtenidos por medio de la microscopia electrónica y la técnica del ácido peryódico, fue posible componer con el microscopio fotónico un esquema de los sitios de las membranas basales que están por debajo del epitelio y que cubren los capilares en las paredes interalveolares (fig. 23-19). La experiencia obtenidaconlamembranabasaldelcristalinodel ojo indica que tiene moderada rigidez y, por esta razón, es probableque la membranabasal del epitelio superficial y los capilares constituyan elementos importantes de sostén intimo en las paredes interalveolares. Como se señala en la figura 23-19, el aire de los alveolos está separado de la sangre en los capilares por: 1) el citoplasmadelas células epiteliales que revisten los alveolos; 2) la membrana basal del epitelio que en algunos sitios en que colinda con el tercer componente se fusiona c m él; 3) la membrana basal que rodea el endotelio de los capilares (las dos membranas basales en caso de estar fusionadas se conocen como membrana alveolocapilar), y 4) el citoplasma de las células endoteliales de los capilares. En algunos sitios existen espacios tisulares entre la membrana basal del epitelio y la de los capilares,
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Celula
SISTEMAS
Y APARATOS DEL
Nucleo y cltoplasma epltellal célula una de secretorla del eDiiello
CUERPO
d
Fig. 23-19. Esquema de la estructura y t ~ p o sde células presentes en las paredes interalveolares y la relacicin de las células con la membrana basal de las paredes. (Según F. Bertalanffy y C. P. Leblond.)
Mol
y algunos de
los espacios señalados contlenen fibrillas reticulares, fibras elásticas o ambos tipos de estructura(fig. 23-19, esquina superiorderecha) y, enocasiones,células. El epitelio que recubre la porción respiratoria del pulmón forma una membrana continua, y sus células vecinas están vinculadas por uniones herméticas, como describiremos en lineas siguientes. Aún más, la membrana está compuesta de dos tipos de células epiteliales. Las más numerosas son planas y reciben el nombre de neumocitos de tipo I y entre ellos estánintercaladasotras células secretorias de mayor tamaño pero más escasas, conocidas como neumocit o s de tipo 11. Las células planas son las encarsadas de permitir la difusión de gases a través de su citoplasma, en tanto que los neumocitos de tipo I1 tienen una función esencialmente secretoria que describiremos en párrafos siguientes.
Neumocitos tipo I, células planas. En la figura 23-20 se muestra parte de una de estas células; es la porciónque contiene el núcleo. Sin embargo, en la esquina inferior izquierda también se muestra el citoplasma delgado a través del cual difundiría los gases entre el capilarqueestá por debajo y el alveolo que está por arriba, y también puede observarse que el citoplasma de la célula plana (señalada como epitelio superficial plano en la figura 23-20) es muy delgado (lo es tanto, que escapa a l límite de resolucióndelmicroscopiofotónicoyantes que se contaracon el microscopioelectrónicohabíauna escuela de opinión que afirmaba que los alveolos en la vida posnatal no estaban recubiertos de epitelio. Sin embargo, los estudioscon el microscopio electr6nicoaportarondatosconvincentesdeque sí existía tal estructura continua). Low estimóque el grosordeestacapa(exceptoensitios en quehay
núcleos) es de unos 0.2 pm en el ser humano y 0.1 en la rata (véase en la esquina inferior izquierda de la figura 23-20). Por debajo del epitelio existe la mcrnbrana basal (que se advierteclaramente en la esquinasuperiorderecha de la fig. 23-20) que fusiona con la del capilar en plano inferior para constituirunasola membranallamadaalveolocapilar (acm en la fig. 23-21). Células secretorias o neumocitos de tipo 11. Con el microscopio fotónico se pudieron identificar escasas células redondeadas y bastante grandes que sobresalían de la superficie de los alveolos, en su luz (fig. 23-19, célula superficialeptitelial secretoria). Con el microscopio electrónico se ha podido observar (fig. 23-21) que son células epiteliales y que forman parte de la membrana, porque están unidas en uno y otro ladosa la célula planavecina,por unionesherméticas. Ello se muestra enla figura 23-21, hngulo superiorderecho, sitio en el cual el
pnl
Fig. 23-20. Micrografíaelectrónica ( X 11 900) de la pared interalveolar del pulmónde un gato, enqueseobserva el núcleo y el citoplasma de una célula de epitelio plano que a menudo se conoce como neumocito de tipo I (arriba), y uncapilar (abajo). Obsérvense las membranas basales del epitelio plano y las células endoteliales del capilar, y queen algunossitios quedanseparadosparadelimitar un espacio y en otros se fusionan para formar lo que se conoce como membrana alveolocapilar. (Collet, A,: Arch. Ital. Anat. Istol. Pathol., 39:119, 1965.)
capilar está cubierto por arriba y por abajo por epitelio plano que en ambos lados del capilar establece contactoconlas célulassecretoriasdetipo I1 por medio de unioneshermáticas(señaladasconlas letras ti). Enel hngulo inferior derecho se indica la unión de un neumocito tipo I1 con una célula epitelial plana(señalada t j ) . Los neumocitos de tipo I1 tienen microvellosidades y su citoplasma es rico en retículo endoplásmico rugoso, mitocondrias y microcuerposquecontienenperoxidasa.También se ha revelado la presencia de corpúsculos multiuesciculares (pág. 158) que hansidollamados corpúsculos compuestos, pues contienen vescículas pequefiísimas y láminaselectrodensas. Sin embargo, la característica más importante del citoplasma en su contenido de corpúsculos laminares (lb en la fig. 23-21) que son gránulos o glóbulos de material electrodenso laminado, ricoenfosfolípidos y rodeadoporuna membrana.Por mediode la autorradiografía y el
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
Fig, 23-21. Micrografíaelectrónica ( X 15 000) de parte de la pared interalveolar delpulmónde ratónque muestra un neumocito detipo I1 (célulaepitelialsecretoria). Se advierte la posición de la célula de la pared, en relación con tres espacios aéreos algeolares (a) y los neumocitos de tipo I (células de epitelio plano) a las cuales están unidas porunionesherméticas (ti) (en cuantoa mayores detalles, consúltese el texto).Obsérvense los corpúsculos laminares (lb), las mitocondrias (m) y el retículo endoplásmico rugoso en esta célula secretoria que también posee microvellosidades (mv) en su superficie; un núcleo está serialado con la letra n. En la esquina superior derecha se observauncapilarsanguíneo (bc) que contiene un eritrocito (rbc). Su 16minabasalsefusionacon la del epitelio planosuprayacentepara formar una membrana alveolocapilar en el sitioindicado(acm). (Collet, A. J . , yChevalier, G.: Am. J. Anat., 248:275, 1977.)
empleo de colina marcada con tritio como precursora defosfolípidos, y leucina y galactosamarcadas como precursores de proteínas y carbohidratos, respectivamente,Chevalier y Collettidentificaron los componentes básicos de estos corpúsculos laminares inclusohasta suinclusiónen el aparato de Golgi o en el retículoendoplásmico. En términosgenerales, laformación detales corpúsculos sigue el patrón tipico por el cual los gránulos o vesículas secretorios se forman en las células, aunque no se sabe con to-
da certeza el mecanismo exacto por el cual los cornponentes proteinicos de carbohidratos y lípidosde los cuerposlaminares son ensambladosparasalir del aparato de Golgi en forma de gránulos recubiertos de membrana. AI parecer participan ental fenómeno los corpúsculoscompuestos. Los corpúsculos laminares son expulsados de la célula por exocitosis y el producto de secreción, cuyo componente principal es la dipalmitoilfosfatidilcolina seextiende a manera deunapelícula fina en toda superficie del
APARATO RESPIRATOR10
epitelio plano que recubre losalveolos.Explicaremos, en párrafos siguientes, la importancia de este producto de secreción. Substancia tensoactiva del pulmón. Entre las moléculas de agua en capas finísimas de soluciones acuosas existen fuerzas potentes, y por tal razón estas capas muestran una enorme tensión superficial. La capa de líquido tisular que cubre la superficie expuesta de las células alveolares planas, ejercería una tensión superficial de intensidad suficiente para que las superficies en intima cercanía de los alveolos de menor tamaño se adhiriesen durante la inspiración, si no fuera por la presencia del producto de secreción de las células epiteliales o neumocitos de tipo I1 que tienen una actividad tensoactiva semejante a la de un detergente. El efecto de esta substancia es disminuir las fuerzas entre las moléculas de agua del líquido tisular, aminorar su tensión superficial y con ello en la inspiración, facilitar que el aire separe las paredes interalveolares adosadas y con ello permita la inflación del alveolo.Como advertiremos, es de enorme importancia que el neonato cuente con suficiente substancia tensoactiva en sus pulmones, cuando penetra por primera vez el aire a los alveolos que contuvieron líquido en la vida fetal. La substanciatensoactivapulmonar es una mezcla compleja de fosfolípidos; y el principal es la dipalmitoilfosfatidilcolina que al parecer está unida a proteína y carbohidratos en forma de complejos.
Fig. 23-22. Microfotografia del pulmón en que se observan tres fagocitos alveolares libres enel espacio alveolar; cada uno contiene carb6nfagoatado, en su citoplasma. (Porcortesía de Y. Clermont.)
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Fagocitos alveolares. Con el microscopio fotónico es fácil identificar algunas células bastante grandes y redondeadas distintas de los neumocitos de tipo 11, que sobresalen de las paredes alveolares, al interior del espacio del mismo nombre. Estas mismas células también se observan libres en el espacio alveolar (fig. 23-19, esquina superior derecha). Suelen contener pigmentos de carbono que han sido fagocitados del aire que contiene humo que han llegado con la inspiración,a los alveolos(fig. 23-22). Por sus notables propiedades fagocíticas se les conocedesde hace mucho como fagocitos alveolares. Durante muchas décadas se dudó de su origen y no se sabía si provenían de las células epiteliales que recubren los alveolos, o de los monocitos que emigran através delas paredes de loscapilaresalveolares. La opiniónactual es que losfagocitos alveolares provienen de monocitos que llegan a la pared alveolar por la corriente sanguínea, salen del capilar (fig. 23-19 esquina inferior izquierda) y emigran através del epitelio para llegar al interior deun alveolo. Tal aseveración es reforzada por dos pruebas. En primer lugar, cuando se aplica radiación corporal total a ratones, en dosis supralaterales y se conservan vivos por administración de células de médula óseacon un marcador,obtenidas de otro ratón, el líquido de lavado de los pulmones muestra más tarde células que contiene el marcador (posiblemente fagocitos alveolares). Osmond marcó células en la médula ósea de las patas traseras de los cobayos, y más tarde dichas células marcadas aparecieron en las paredes interalveolaresy en el interior de los alveolos. De este modo, al parecer los monocitos que provienen de la médula ósea emigran a la pared interalveolar, y de este sitio penetran en el espacio alveolar para convertirse en fagocitos alveolares que son, por consiguiente, macrófagos. Los macrófagosalveolaresson importantes porque constituyen células fagocíticas y eliminan todas las partículas de polvo y otros residuos que penetran en losespaciosalveolares(fig. 23-22). A la postre se desplazan por las vías aéreas hasta llegar a los bronquiolos y después a los bronquios, donde son impulsados además por los cilios. Pueden ser expulsados al exterior enel esputo o deglutidos. Cuando los pulmones estáncongestionadoscon sangre porla insuficiencia cardiaca, el líquido hemático escapa y penetra en los alveolos, sitio enel cual 10s fagocitos alveolares ennullen los eritrocitos y forman pigmento férrico con la hemoglobina que 'Ontienen. Las células pigmento pueden ser exPulsadas en gran número Por la tos en tales Situaciones, y s u presencia se identifica por las reac-
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SlSTEhlAS
Y APARATOS DEL CUERPO
Fig. 23-23. Microfotografía de poca amplificaci6n del pulm6n de un embri6n de cerdo, en etapa incipiente de desarrollo. Los túbulos epiteliales (futuros bronqums) han crecido y se ramifican en el mesenquima. (Ham, A. W., y Baldwin, K. W.: Anat., Rec. ¿31:363, 1941.1
cioneshistoquímicaspositivas a l hierro y se conocen como células de irlsufiriencia caudiara.
PULMONES DURANTE LAVIDA FETAL Y LA VIDA POSNATAL TEMPRANA DESARROLLO EMBRIONARIO Y FETAL DE LOS PULMONES
El desarrollo embrionario de los pulmones se asemeja al delasglándulasexocrinas. La evaginación de la cual provienen nace del epitelio de la pared anterior del intestino anterior, y asume la forma original de una prominencia longitudinal; esta misma se desprende del intestino anterior, excepto en s u extremo cefálico. El tuba así formado es el precursor de la laringe y la tráquea. Su extremo caudal está cerrado pero la proliferación celular en este sitio hace que pronto surjan dos prominencias epiteliales huecas que sobresalen desde tal estructura, una a la izquierda y otra en la derecha, y que ha recibido el nombre de yemas bronquiales puirr~uriusporque de ellas derivarán los dos bronquios primarios. Las yemas de los dos bronquios primarios avanzan a los sitios en quemástardesurgirán l o s pulmones. En tales tubos en evolución aparecen prominencias que más tarde crecen y se alargan para dar origen a los bronquios secundarios, los cuales, a s u vez, continúan ramificándose y originando los bronquios de menor calibre por l o regular en pares
queaparecen en susextremos ciegos (fig.23-23). Las ramificaciones se vuelven cada vez más irregulares, pero siguen dando origen a los precursores de los bronquios. No es del todo cierto decir que el árbol epitelial hueco en crecimiento y ramificación que surge originalmente del epitelio del intestino anterior da origen a bronquios ybronquiolosde los pulmones y que éstos son similares a los conductos interlobulillares eintralobulillaresde las glándulasexocrinas,dado que la evaginación epitelial da origen sólo al epitelio y a las glándulas de los bronquios y bronquiolos. El tejido conectivo y el músculo liso de las paredes de bronquios y bronquiolos, así como los cartílagos bronquiales, se desarrollan a partir del mesénquima invadido por el árbol de epitelio hueco y en ramificación. El mesénquima, al ser invadido se condensa alrededor de los tubos epiteliales (fig. 23-23) y se diferencia en el tejido conectivo y las células de músculo liso de sus paredes. Se piensa quetodas las órdenes de bronquiolos que se formarán en el pulmón humano están ya presentes al finalizar la decimosexta semana en el feto. El númerodeórdenesdebronquios y bronquiolos difiere entre las especies, y es mayor en los lóbulos inferiores queen los superioresde los pulmones del hombre. Desde el momento en que se han kormado los bronquiolos, hasta la vigecimocuarta semana de desarrollo, el epitelio bronquiolar crece y penetra al mesénquimaparaformar lo que sería el equivalente de las unidades secretorias, si se visualiza al pulm6n c o m o una glándula en esta fase del desarrollo. DESARROLLO Y CRECIMIENTO ULTERIORES DE LOS PULMONES Hasta este momento el incremento en el tamaño de los pulmones y la jaula torácica se explica por el crecimiento ininterrumpido de los componentes epitelial ymesenquimatoso del pulmón y los tejidos
que comprenden dicha jaula; sin embargo, de aquí enadelante será necesariotomar en consideración la dinúrnica para explicar la estructuramicroscópica y el crecimiento de los pulmones. En primer lugar,comentaremos lo queocurreinmediatamente después del nacimiento, y más tarde la hora en que el feto se prepara para esta tareaen el últimotrimestre de su vida intrauterina. En primer lugar, cuando nace un niño, casi inmediatamente ejecutamovimientosinspiratoriosque introducirán aire en sus pulmones; tales movimientos dependen de la acción muscular que agranda la jaula torácica, y este último efecto hace que el aire
APARATO RESPIRATORIO
(o cualquier otro elemento que no esté fijado en posición, que tendría acceso a la jaula torácica) se introduzcaen los pulmones.Normalmente los únicos componentes que penetran en la jaula torácica son aire ysangre. El aire es arrastradoatravésde las fosas nasales o la bocahastatráquea,bronquios ybronquiolosyde allí a la porciónrespiratoria del pulmón, lo cualpermitequeestas vísceras se agranden hasta llenar y expander la jaula torácica. Es interesanteseñalarqueestosmovimientosinspisólo arrastranairealinteriorde los ratoriosno pulmones,sinotambiénunacantidadmayorde sangre, lo cual explicaría por qué un neonato aumenta varios gramos de peso si no se secciona inmediatamente su cordón umbilical después del parto. El médico que trae al mundo unpequeñohará todo intento de eliminar la mayor cantidad de líquido que exista en las vías respiratorias superiores, y deestemodofacilitarásudesplazamientopor el aire. Sin embargo, en promedio, sólo unatercera parte de líquido en los espacios aéreos del pulmón es expulsadoporlasvíasrespiratoriassuperiores después del nacimiento (Avery y col.) de tal manera que la mayor parte del mismo debe ser resorbido. lrnportancia del agente tensoactivo en el neona. to. Es de extraordinaria importanciaquelascélulas secretarias del pulmón estén perfectamente desarrolladas antes de nacer el prcducto, porque la substancia tensoactiva que producen se necesita para aminorar la tensión superficial; de no haber tal substancia, las paredes alveolares se colapsarían al final de la espiración y no se separarían con la inspiración. Avery y Fletcherhanobtenido información utilísima sobre este punto. La síntesis y secreción de la substancia tensoactiva comienza por la vigesimocuarta semana de la vida fetal en el hombre y corresponde a la formación de las enzimas necesarias para la síntesis de fosfolípidos en las células. La producción de la substancia tensoactiva señala la diferenciación completa (maduración) delascélulasalveolares de tipo 11, mismaque puede evaluarse en la embarazada por estudios y métodos fisicoquímicos que cuantifican la cantidad de substancia tensoactiva en el líquido amniótico, antes del nacimiento. La maduración de los neumocitos de tipo 11 es acelerada por esteroides comoelcortisol (Avery y col.), y tambiénpudieraintervenir la hormonatiroidea.Aún más, la hipófisis y las suprarrenales deben estar intactaspara la maduración normal de lascélulasque secretan agente tensoactivo. En el neonato la fuerzas necesarias para la primera respiración son potentes y deben superar principalmente la fuerzadetensiónsuperficial, lo cual permitirá la introducción de aire en las vías respiratorias;tal penetración es facilitada por los fosfolípidos tensoactivos. Si su cantidad es menor de lo normal en el neonato, por
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un defecto en la maduraclónde los neumocitos 11, la deflciencia de la substancia tensoactlva expli'caría por qué algunos prematuros e incluso algunos productos de término sufren un trastorno llamado sindrorne de insuficienciarespiratoria,que se caracteriza por dificultad pararespirar, y clanosis. Tal problemadepende de la incapacldad extensa de los alveolos para abrirse o permanecer ablertos, como resultado dela producclón insuficiente de substancia tensoactiva. Cuando el neonato realiza su primeraInspiraciónprofundalosalveolos se expanden y la substancia tensoactiva impide normalmente su colapso Sin embargo, si nace el producto antes de que se sintetice una cantidad suficiente de substancta tensoactiva los alveolos sufren colapso de nuevo con la espiración, y la respiración puede ser tan dlfícil e Ineficaz que elpequeñínfallezca en los primeros dos días de vlda extrauterina.
Barrera hermética en el pulmón. La jaula torácica puede agrandarse únicamente si algún elemento penetra en su interior; en elneonato solamente, el aire y la sangre lo puedenhacer,y los pulmones se agrandan en la inspiración únicamente cuando también se agranda la jaula que los contiene. Después de revisar estos puntos señalaremos otros aspectos de la función pulmonar . Cuando los pulmones se expanden,suscomponentes elásticos se estiran todavía más, y por tal razón los pulmonesdebenestarrodeadosporuna membranatotalmenteimpermeablealaire,porque si nofueraasí,laexpansiónde la jaula torácica haríaquepasaraairedirectamenteatravésde las paredes relativamente débiles de los alveolos superficiales, y de ahí a la cavidad pleural. Tal acción es tarea de la pleura visceral querecubre los pulmones. Si hubiera alguna fuga en dicha membrana, la finapareddecualquieralveolojuntoalpuntode rotura, se romperíaypermitiríaque el airepenetrara en la cavidad pleural, con lo cual se expandería y, de este modo, el pulmón elástico sometido a tensiónsufriríacolapsohacia el hilio. Esto, por fortuna, sólo acontece muy rara vez. Los linfáticos del pulmóntambiénnecesitanuna protección semejante contra el aire (señalaremos en párrafossiguientessudistribución).Debentener una curbierta que impida la entrada de aire, porque si llegara aire a 10s linfáticos los movimientos espiratorios de la jaula torácica harían que a través de los linfáticos llegara a otras partes del cuerpo. Por fortuna, ello ocurre en muy contadas ocasiones. La barrera que impide la penetración del aire en lacavidadpleural o en los linfáticos del pulmón, aunque es una capa delgada, está compuesta de tejido conectivo denso el cual, por supuesto, contienen escasas células y está integrado principalmente por substancia intercelular fibrosa resistente; dicho teji-
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL
cuwo
do conectivo tiene un origen mesenquimatoso diferente y proviene del que rodea inmediatamente los componentesepiteliales del pulmón en crecimiento (HamyBaldwin). El mesénquimaquerodeatodas las estructuras epiteliales en el desarrollo es blando y lleno de células (fig. 23-23), en tanto que el que se diferenciaráen el tejidoqueprotegerá al pulmón contra las fugas de aire y que forma la pleura visceral y lostabiquesinterlobulillares,carecerelativamentede células y estáintegrado más bien por substancia intercelular. Tal situación hace que se planteen dos problemas: 1) saber si el tejido celular blando que surge en relación con los componentes epiteliales del pulmón y que es rico en capilares, tendrá la potencia suficiente para evitar que el aire sea aoastrado y pase al parénquima, en caso de estirarse, y 2) saber si en realidad es la forma en que surgen nuevos espacios alveolares en el últimotrimestre de la vidafetalymás tarde,comocomentaremosenpárrafos siguientes. En primer lugar debemos describir y comentar 10 referente al enfisema intersticial. Enfisemaintersticial. SI se hiciera un oriflcio por punción en los pulmones, como a veces ocurre a consecuencia de una cuchillada o la fractura de una costilla que perfora la pleura y el tejido pulmonar, los movimientos espiratorios de la jaula torácica harían que pasara aire a presión a través de la herida, a los tejldos conectivosblandos de la pared deltórax, a través de los cuales se desplazaría con bastante rapidez el aire. Hay ejemplos de la forma en que se difunde el aire a través del tejido conectivo areolar, laxo del cuerpo hasta el escroto, agrandándolo en grado tal que se necesitan incisiones para que salga el aire. El paso de aire a los tejidos blandos y su diseminación recibe el nombre de enfisema intersticial (debemosseñalar en estepunto que la palabra enfisema no denota el tipo intersticial relativamente raro, sino un trastorno en que hay agrandamiento de los alveolospulmonares, producto de los cambios destructivos en las paredes interalveolares).
Desarrollodel pulmón en el tercertrimestre. La exposición anterior constituye una base para considerar 1) si el pulmónen la tercera fase del desarrollo prenatal seguiría desarrollándose como una glándulatalcomolohizoantes,demodoque los alveolosdelneonatoestarían"preformados" en la forma deyemasepitelialesyseespanderíandesde adentro hasta transformarse en los alveolos de paredes delgadas, o 2) si para esta fecha las fuerzas físicas constituyesen o no el factordominantepara regir loscambiosmicroscópicosen la fase final del desarrollo fetal y también durante el crecimiento en la vida posnatal, como comentaremos.
En el últimotrimestre devidafetal,bronquios, bronquiolos y alveolos están llenos de líquido, que es una mezcla amnióticaytisularqueforman los lechos capilaresde los pulmones. La aspiración de un poco de líquido amniótico en los pulmones, por supuesto, puede depender de suexpansiónacausa del agrandamiento y crecimiento de la jaula torácica. Sin embargo,habría una entradamayor de líquidoamniótico en los futuros espaciosaéreos si durante la última fase de la vida fetal hubiesen movimientosrespiratoriosactivos. En fechareciente con técnicas de ultrasonido se han podido identificar órganos y estructurascorporalesyobservar los cambiosqueocurren en suforma y posición.Dichos métodos han señalado que el feto hace algunos movimientosrespiratoriosy la existencia de ellos antes del nacimiento explicaría lo que ocurre con la estructuramicroscópica del pulmón en estafase. Describiremos los cambios en tal periodo. La transición de una estructura "glandular" donde los alveolos tienen el aspecto de elementos redondeados, compuestos de epitelio cúbico o cilíndrico hasta una estructura que tiene forma irregular (fig. 23-24A), comienza en el último trimestre de la vida fetal. Los alveolos para estas fechas tienen ya la forma que poseerán después de su expansión con aire en el neonato (fig. 23-24 B y C). Además, la aparición de esta forma antes del nacimiento tiene implicacionesmedicolegales. El estudiomicroscópicode los pulmones de un recién nacido muerto no señala con precisión si falleció antes de nacer o no. A veces se argumentabaque si suspulmonesnotenían estructuraglandularsinoestabanabiertos,seguramente el pequeño había respirado aire. Sin embargo, como se aprecia en la figura 23-24A, los pulmones ya están abiertos antes de que ocurra el nacimiento no solamente por aire, sino por líquido que en sumayorparte es amniótico,cuando menosen lasúltimasetapas del desarrollofetaltalcomo se explicó en párrafos anteriores. Como Shapiro ha señalado,unaformamucho mejor parasaber si un recién nacido muerto respiró aire antes de fallecer, es examinar sus pulmones para advertir si flotan en agua. En el tercer trimestre del embarazo hay desarrollo extenso de los lechos capilares de las paredes interalveolares. Los movimientos respiratorios antes de! nacimiento podrían facilitar la entrada de sangre a tales lechos, y con ello,suexpansión.Muchosinvestigadores entre ellos Ham y Baldwin, han señalado un tipo de aspiración parcial de las asas capilares en los espacios aéreos durante dicho lapso. La aparición delechoscapilaressuficientementeextensos en las paredes interalveolares es un requisito funda-
APARATO RESPIRATORIO
mental para la viabilidad en caso de que el feto sea expulsado antes del término normal del embarazo.
FORMACION DE LOS ALVEOLOS EN LAS FASES FINALES DE LAVIDA FETAL Y AUMENTO EN SU NUMERO EN LOS COMIENZOS DE LA VIDA POSNATAL Se acepta que el desarrollo de los alveolos en los primeros dos trimestres de la vida fetal, se hace en la formadeestructurasredondeadasconparedes compuestasporepiteliocúbico o cilíndricoque sobresale en forma de yemas desde los extremos del árbol bronquial en formación, pero, al parecer, no hay un concepto unánimemente aceptado del mecanismopor el cual los alveolossiguenaumentando en número en el último trimestre de la vida prenatal y en los primeros ocho años o más de la vida extrauterina. Es poco probable que se sigan formando por el mismo mecanismo que intervenía en los comienzos de la vida fetal, porque no se observa un númeroimportantedealveolos lo suficientemente redondeados que comprenden células cúbicas o cilíndricas,comopara justificar tal explicación.Por tal razón el epitelio de los alveolos en las Gltimas etapas de la vida prenatal tiene forma predominantemente plana. Parece como si existieran sólo dos formas en que los nuevos alveolos que poseen epitelio plano se desarrollasen en la última fase de la vida fetal y los primeros
años de la niñez. En primer lugar, el epitello plano que proviene del alveolar preexistente invadiría el tejido conectivo blando de las paredes interalveolares para formar los alveolos, y los haría sin que ocurriesen fugas de airepor dicho epitelioinvasor. Sin embargo, la segunda posibilidad y tal vez la más factible, es que si el estroma de una pared alveolar fuese lo suficientemente gruesa y blanda como para ser invadida por una proliferación de epitelioplano,tambiénestaríadistendida en grado suficiente porunainspiracion,de modo que se introduciría aire en su interior, la dividiría y conservaría abierta y con ello crearía un nuevo espacio en el estroma, que recubriría para ese momento el epitelio plano; así se crearíaunnuevoalveolo.Comohemosmencionado, siempre que se introduce aire en la vida posnatal (o líquido en la vida prenatal) en el pulmón, algún elemento debe expanderse. Si las fibras elásticas que rodean los espacios alveolares existentes brindaran una resistencia mayor a la expansión que la necesaria para abrir nuevas hendiduras en las paredes interalveolares más gruesas, esteúltimoproceso sería elpredominante. Loa lados de taleshendidurasseríanrecubiertosrápidamente por epitelio plano cuya continuidad la habrian interrumpido las hendiduras abiertas por el estiramiento. Las características y el tamaño de los alveolos así formadosprobablementeseríanregidas por los espacios en la trama tridimensional de fibras intercelulares, dentro del estroma de las paredes. La segunda hipótesis dela forma en que surgen los nuevos alveolos en el último trimestre prenatal y el comienzodelavida extrauterina, requiereconsideraral enfisema intersticial como un fenómeno normalen relación con la formación de nuevosalveolos en la vida prenatal. En realidad no sería necesario que el epitelio
Fig. 3-24. A) Microfotografía de poca amplificación del pulmón de un cerdo, aproximadamente a las dos terceras partes de su desarrollo prenatal. Yano es semejante a glándulas y los alveolos en desarrollo tienen forma angular. BI Pulmón del cerdo tres horas después de nacer. Estos alveolos son de mayor tamaño. C) Otra zona del pulmón del cerdo tres horas después del nacimiento, en que se observa gran expansión de los alveolos. (Ham, A. Y Baldwin, K. W.: Anat.Rec., 813~363,1941.)
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alveolar constltuyeseunabarrerahermeticaal atre, porque para esa fecha, la capacldad de las paredes interalveolares a ser abiertas quedaría llmttada enla forma siguiente, Con gran frecuencla llegaría una etapa en la cual la expanslón de los alveolos ya formados sería mucho más fácil que la aberturade nuevos espaclos aéreos; sin embargo, esta situaclón se revertlría al continuarelcrecimiento. Por talcausa, el desarrollode nuevosalveolossiempreocurriríaenrelaclóncon el crecimlento en su totalidad y todavía más, quedaría 11mltado a cubrlr las mayores demandas funclonales. Por últlmo, debemos señalar que no hay pellgro de que el alre (y por este mecanismo penetraría un poco de aire en las paredes Interalveolares) se fugase de los pulmones al resto del cuerpo, por la exlstencia de fa barrera hermétlca descrita.
RIEGO SANGUINE0 DE LOS PULMONES Por la arteria pulmonar y sus ramas llega sangre del ventriculo derecho a los lechos capilares del tejido respiratorio del pulmón, para ser oxigenada. La sangre yaoxigenada se reúnedesdedichoslechos, en ramas de la vena pulmonar, y llega a la auricula izquierda del corazón. Debe recordarse que en la circulación pulmonar las arterias transportan lo que comúnmente se llamasangrevenosa, y lasvenas, sangre arterial. La arteria pulmonar de cada lado penetra en su raízy se ramifica junto con los bronquios, de tal forma que cada rama del árbol bronquial lleva consigo una rama de la arteria pulmonar. Las ramas finas que llegan a los bronquiolos respiratorios envían ramas terminales que llevan sangre al lecho capilar de los conductos y sacos alveolares y los alveolos (fig. 23-13, izquierda). Las ramas más finas de la vena pulmonar reciben sangre proveniente de los lechos capilares del tejid.0 respiratorio; dichas ramillas comienzan en el parénquima de los lobulillos y en tal sitio están reforzadas por vainas finas de tejido conectivo. Penetran en los tabiquesinterlobulillares,sitioenquevacían su contenidoenlasvenashomónimas (fig. 23-13,izquierda); ellas,asu vez son conducidas dentro de los tabiques hasta el sitio en el cual se encuentran los vértices de los lobulillos. En dicho punto las venas quedan en intima relación con las ramas del árbolbronquial. Desde ese puntohasta el hilio del pulmón las venas siguen a los bronquios. En otras palabras, excepto dentro de los lobulillos, las ramas de la arteria y la vena pulmonares siguen el curso de las ramas del árbol bronquial, pero dentro de los lobulillos, solamente las arterias siguen a los bronquiolos. Las arterias bronquiales llevan sangre oxigenada a diversas zonas del parénquima y bronquios; cursan
en intimarelacióncon el árbolbronquial y riegan los lechos capilares de sus paredes.También se distribuyen en los ganglios linfáticos que están colocados enel árbol bronquial. Además, ramas de las arteriasbronquialesviajan en los tabiquesinterlobulillares y llevansangreoxigenadaa los capilares de la pleura visceral. Existen dos diferencias entre la sangre en las arterias de la circulación pulmonar y la de la circulación general, dado que la presión y el contenido de oxígeno son menores en la primera que en la segunda. Por ello, las anastomosis entre las dos circulaciones del pulmón presentan problemas funcionales insólitos. En relación con este punto, conviene consultar el trabajo de Lauweryns.
CIRCULACIONLINFATICA DE LOS PULMONES En los pulmones, como en cualquier parte del organismo, es más fácil recordarprincipiosgenerales de la circulaciónlinfática,que los detalles. Una regla general respecto a la distribución de los linfáticos en el pulmón sería que están limitados a estructurasde tejido conectiuo relativamente denso que confinan el aire al tejidorespiratorio y por tal razón, aparecen enla pleura visceral (fig. 23-25) tabiques interlobulillares (figs. 23-13 y 23-25) y en el recubrimientodetejidoconectivodensodebronquiolos, bronquios, arterias y venas (fig. 23-13). No están presentes en las paredes interalveolares. Sin embargo, Miller hadescritolinfáticos en el tejido que rodea a los conductos alveolares. De hecho, los capilares linfáticos en las paredes alveolares podrían constituir un importante elemento de peligro,porque si se introdujera aire en el vaso linfático simultáneamente con la inspiración, los movimientos espiratoriosloimpulsaríandetalformaquepodría viajar distancias considerables y si el aire penetrase en los vasos sanguíneos produciría embolia aérea. Es costumbre describir dos grupos de linfáticos en los pulmones que son el superficial y el proftindo. Los superficiales están en la pleura visceral (fig. 2313, parte inferior). En los habitantes de urbes suelen estar ennegrecidos por partículas de carbón incorporadas a sus paredes. Los más grandes siguen las líneas en las que los tabiques interlobulillares se unen a l a pleura, y en consecuencia, las bases de los lobulillos vecinos a la pleura pueden quedar delimitados por líneas obscuras. Los linfáticos de menor calibre en la pleura forman una trama más intima que los que rodean la base de los lobulillos. Los linfáticos pleurales se fusionan para formar vasos que son lle-
vados por la pleura hasta vaciar su contenido en los ganglios linfáticos del hilio del pulmón. El grupo profundo tiene tres subgrupos: 1) los de las capas externas de las paredes de bronquiolos y bronquios (iig. 23-13); 2) los que acompañan a las ramas de la arteria pulmonar (fig. 23-13) (se anastomosancon los que estánen las ramas del árbol bronquial) y 3) los que cursan a los tabiques interlobulillares, particularmente en relación con las venas homónimas (fig. 23-13, derecha). Los tres subgrupos vacían s u contenido en ganglios linfáticos en el hilio pulmonar. Los linfáticos de los tabiques interlobulillares (que pertenecen al grupo profundo) se comunican conlos de la pleura (que pertenecen al grupo superficial) en
sitios en que los tabiques interlobulillares se unen a la pleura visceral (fig. 23-13, hngulo inferior derecho). Los linfáticos de los tabiquesinterlobulillares tienen válvulas cercanas a la pleura (fig. 23-13, esquim itzferior d e r e r h ) . Antaño se aceptabaque las válvulas impedían el paso de la linfa de los linfáticos pleurales,a los linfáticos de los tabiques. Sin embargo, estas válvulas (1)no siempre existen, ( 2 ) cuandolashayestánpocodesarrolladas y ( 3 ) no siempreestáhdirigidas hacia lapleu_ra. Por tal razón, Simer demostró por medio de la inyección de tintachina en los linfáticosde la pleura,queeste materialpasaen los tabiquesinterlobulillares y de allí a los vasoslinfáticosdeárbolbronquialpara llegar, al final, a los ganglios del hilio.
INERVACION DE LOS PULMONES
Fig. u-x. Microfotogafía del de un adulto, en que se aprecia s u pleura visceral y un tabique interlobulillar que va desde la pleura al parénquima pulmonar. Esta figura (invertida) debe compararse con el esquema de la figura 23-13. Obsérvese el fino mesotelio Plano que cubre la superficie pleural. Algunos de e t o s espacios blancos Y angostos en plano profundo al mesote]io, se extienden en sentido paralelo al mismo y tal vez scan Iinfiticos. El tabiqueinterlobulillarcontiene tejido conectivodenso y en la zonainferiorde la figuraseaprecia una ramade la vena pulmonar. de
Inervación de músculo liso de bronquios y bronquiolos. Las fibras de ambas divisiones del sistema nerviosoautónomopasan al árbolbronquial. Los impulsos parasimpáticos viajan por ramas del nervio neumogástrico (vago). La estimulacinn a través de las fibras de este nervio (vago) origina la contracción de los músculos bronquiolares. Por o l contrario, la estimulación a través de las fibras simpáticas originarelajaciónde los músculos bronquiolares. En el asma se contrae el músculo liso de los brorlquiolos más finos y se congestiona la mucosa de los tubos afectados; este fenómeno angosta las vias por las cuales el aire entra o sale en los conductos alveolares, y dificulta en grado extremo larespiración. Suele usarse la adrenalina o alguna substanciade acciónsimilarpararelajar la musculatura bronquiolar y ensanchar el interior de los bronquiolos del individuo asmático. Es interesante senalar que es más difícil que un asnlbtico expulse aire de SUS pulmones, y que lo inspire, y ello se debe a que los movimientos inspiratorios tienden a expandir los bronquios de tal forma que queden dentro de los lobulillos, y ensanchan su interior, en tanto que los movimientos expiratorios potentes como los que se observan enel asma, cuando es imposible expulsar adecuadamente el aire a través del árbol bronquial, tienden a comprimir las estructuras tubulares dentro de ]OS lobulillosyangostartodavíamás el interior. Inervación de las paredesinteralveolares. Se ha demostrado la presencia de axones en las más gruesas de las paredes interalveolares; se piensa que existen fibras aferentes Y eferentes, y este ultimo tiPO, al parecer, es relativamente frecuente en la vecindad tipo losdeneumocitos 11.
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
Harding, J . , Graziadei, P. P. C., Monti Graziadei, G. A,, and Margolis, F. L.: Denervationin the primary olfactory pathway ofmice. IV. Biochemical andmorphologicalevidencefor neuronalreplacement following nervesection. Bruin Res.. Los pulmones tienen algunas funciones no respi132:11, 1977. ratorias, y mencionaremos dos de ellas en particu- Heinemann, H.O.: The lung as a metabolic organ: an overview. Fed, Proc., 32:1955-1956, 1973. lar. En primer lugar, la elaboración de IgA (véase pág. 394) y su paso a la secreción respiratoria exigen Heinemann, H. O., and Fishman, A. P.: Nonrespiratory functions of mammalian lung. Physiol. Rev., 49:l-47, 1969. la colaboración entre las células epiteliales de la mu- Hodson, W. (ed.): Development of the Lung. Lung Biology in cosa del árbol bronquial y linfocitos B activados o Health and Disease. vol. 6. New York, Marcel Dekker,1977. células plamáticas, en la lámina propia de la Hung, K-S., Hertweck, M. S., Hardy, J. D., and Loosli, C . C . : Innervation of pulmonary alveoli of the mouse lung: an elecmembrana. En segundo lugar, en la circulación pultron microscopic study. Am. J. Anat., 135:477, 1972. monar son modificadas algunas substancias vasoacof mouse lung. J. Biophys. tivas. En el siguiente capítulo describiremos la Karrer, H. E.: The ultrastructure Biochem. Cytol., 2:241, 1956. angiotensina I, pues al pasar por los capilares pul. The ultrastructure of mouse lung. J. Biophys. Biochem. monares es transformada en angiotensina 11. La moCytol., 2 (Suppl.):287, 1956. _ _ . . The ultrastructure of mouse lung: the alveolar macrodificación de estas substancias vasoactivas en phage. J. Biophys. Biochem. Cytol., 4,693, 1958. muchos casos es mediada por el endotelioque re. The fine structure of connective tissue in thetunica cubre los capilares pulmonares. propria of bronchioles. J. Ultrastruct. Res., 2:96, 1958. -. . The experimental production of pulmonary emphysema. Am. Rev. Respir. Dis., 80:158, 1959. 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FUNCIONES NO RESPIRATORIAS DE LOS PULMONES
c.
APARATO RESPIRATORIO
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APARATO URINARIO
Consideraciones generales. E! metabolismo de los alimentosporparte delas células del organismo produce energíaperotambién productos de desecho; éstos pasan de las células, a través del líquido tisular, hasta la corriente sanguínea, de aquí, como se describió en el capítulo anterior, uno de los productos más importantes que es el bióxido de carbono, es eliminado por los pulmones. La eliminación de otros productos de desecho, en particular los que surgen del metabolismo de proteínas, se hace en dos órganos grandes que son los riiíones, a través de los cuales cada minuto pasa más de la quinta parte de la sangre total del cuerpo. AI hacerlo la sangre pasa en capilares, y a través de las paredes de ellos se expulsaaguaysubstancias en solucionessimples,al inicio de túbulos largqs. Parte de las substancias disueltas son útiles, y otras son productos de desecho. La mayol; parte del agua y toda substancia útil son absorbidas de nuevo en otros capilares (resorción), a través de las paredes de los túbulos. Sin embargo, los productos dedesechopermanecenensolución en el túbulo y al final son eliminados de cada riñón en la forma de orina que es transportadaporuna estructuratubular llamada uréter, quedesemboca en la vejiga. Otras funciones de los riñones. Las mismas estructuras celulares que permiten al riñón eliminar los productos de desecho desde la sangre a la orina, desempeñan otras funciones importantes. Por ejemplo, pueden variar el volumen de agua que se pierde en la orina. En consecuencia, los riñonesintervienen en forma trascendental en la regulación del equilibrio de liquidos. De manera semejante, varían la cantidad y el tipo de electrólitos eliminados en la orina y facilitan la conservación de un equilibrio de sales adecuado en sangre y líquido tisular. Los riñones también participan en la conservación del equilibrio acidobásico normal del organismo, y para tal
tunción retienen algunas substancias otras.
y eliminan
MECANISMOS BASICOS QUE PARTICIPAN EN LA EXCRECION DE PRODUCTOS DE DESECHO POR EL R I Ñ O N En los animales menos desarrollados cuyo aparato circulatorio no muestra gran evolución, el líquido tisular constituye el elemento más importante. Los productos de desecho del metabolismotiendena acumularseenél, y debenserexcretados. En la lombriz de tierra se observa un mecanismo relativamente sencillo. Sus segmentos cuentan con túbulos, y ambos extremos están abiertos. El extremo proximal está abierto al líquidotisular,y el distal,al exterior. En cadatúbulopenetralíquido tisulary transcurre lentamente en todo su trayecto, para ser eliminado por el gusano como un tipo de orina. Los túbulos son largos y tortuosos y, por tal razon, el líquido tisular tarda tiempo en recorrerlos lo cual brinda la oportunidad para que sea modificado a su pasopor el ttibulo, porque lascélulasepitehales que lo revisten: 1) absorben algunos constituyentes útiles del líquido y lo devuelven al organismo, o 2 ) excretan otras substancias en el líquido tubular. Cabríaanticipar,porlo expuesto,que el líquido que sale al final del extremo distal del túbulo (con fines prácticos,orina),contendría un número menor deconstituyentes útiles que el líquidotisular que llega al túbulo, y también el líquido que sale del túbulo contendría mayor concentración de productosdedesecho.Observaremostambién que en el hombre la orina es el líquidotisularque ha sido modificado por los mecanismos descritos a su paso por un túbulo. Evolución del glomérulo. A medida que el cuerpo de los animales alcanza mayor grado de compleji-
O ” ,
APAIZATO URINARIO
dad, adquiere importancia creciente el aparato circulatorioparadistribuiroxígenoynutrimentosa las células de diferentes partes del cuerpo, y también para transportar los productos de desecho al exterior. Ello exigió la participación de algún mecanismo por el cual pudieran ser eliminados los productos de desecho desde la sangre, en una forma bastante continua. En el mecanismo que evolucionó en los mamíferos, no desaparecieron los túbulos excretorios pero quedaron segregados y limitadosa los riñones. Tubuio slnuoso
(contorneado) Droxlrnai
Rama ascendente
del asa deHenle
Tubulo
colectot
Fig. 24-1. Esquemadeunanefronatípica con su glomérulo en el extremo ciego, y que establece conexión en su extremo distal, con un túbulo colector. Para mayor sencillez de este esquema, no mostramos la relación anatómica normal entre el túbulo sinuoso (contorneado) distal y la raíz del glomérulo. En realidad el túbulo vuelve enun punto más cercano al glomérulo, y llenael espacio enel polo vascular que está entre las arteriolas aferente y eferente, sitio en que constituye la mácula densa, como semuestra en lafigura 24-5.
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Además, en vez de que cada túbulo estuviera abierto en ambos extremos, el interno quedó cerrado. La disposición que evolucionó para que los túbulos tuvieran acceso a la sangre, fue la de un ovillo de capilares en el extremoproximal de cada túbulo, que comprimiera este extremo ciego. El epitelio delgado que constituía el extremo ciego se transformó en recubrimiento de cada uno de los capilares desplazado a su interior. El cúmulo de capilares que sobresalió en el extremo ciego de cada túbulo recibió el nombre de glomérulo, (del latín pelotita) (fig. 24-11, y el líquido tisular formado por los capilares glomrrulares, que pasaala luz del túbulo,recibre el nombre de filtrado glomerular. Por tal disposición, en los túbulos renalesllegan enormes cantidades de líquido tisular, y conforme este filtrado pasa por los túbulos largos, se resorben substancias útiles, incluso agua, detalmodoque el líquidoque sale en s u extremo distal en forma de orina, pasa por el uréter para llegar alavejiga, y tiene yaconcentrados los productos de desecho. Nefrona. La unidad estructural y funcional del riñón estáconstituidapor un solo túbulo,juntocon el glomérulo que lo rodea en su extremo ciego, y recibe el nombre de nefrona (fig. 24-1). Cada riñón en el serhumanocontiene másde un millónde nefronas. Estas estructuras drenan su contenido enun sistema de conductos colectores que a s u vez vacían el líquido (que ya es orina) enel extremo ensanchado en formadeembudo deun uréter. Causas por las que los capilares glomerulares producen más líquido tisular que los capilares comunes. En el extremoarterial de los capilaresde casitodo el cuerpose formalíquidotisular,mismo que es resorbido enel extremo venoso (fig. 8-6). En el capítulo ocho explicamos las razonesde tal fenómeno y si el lector no las recuerda, conviene que reviseel apartado de formacien y absorción de líquido tisular (quecomienza en la página 243). La situación que priva en los capilares glomerulares es similar, en cierta medida, a la que existe en los capilares comunes cuando se obstruye el flujo de salida en su extremovenoso(fig. 8-7A), situación en la cual lapresión hidrostáticapermanecería lo suficientemente elevadaentoda su longitud. Deeste modo, en dichoscapilares no se resorbe el líquido tisular y sólo se produce. En los capilares comunes ello originaría edema, pero en los glomerulares origina la producciónininterrumpidadeunfiltrado glomerular, que esel precursor dela orina. Otrofactor quecontribuyea la producción de grandes cantidades de filtrado es que las células endoteliales de los capilares glomerulares están fenestradas, y suele aceptarseque la mayor parte de
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
las fenestraciones (tal vez todas), carecen e diafragmasobturadores,detalmaneraque los orificios abiertos permitenel paso del filtrado, pero no el de células sanguíneas. Como resultado de tal disposiciónloscapilares glomerulares producen enormes cantidades de líquido tisularquepasa por el epitelio que recubre los capilares glomerulares, para llegar al extremo ciego de la nefrona. Tan pronto el líquido tisular pasa por elepitelio querecubre el capilar, se transforma en lo quese conoce como filtrado glomerular. Resorción al fluirel filtradoporzonatubular de la nefrona. Según Allen, delos 1 700 litros de sangre que pasan por los capilares glomerulares de los dosriñonescada 24 horas, se forman 170 litros de filtrado glomerular. De lo anterior podemos deducir que en 24 horas, la porción tubular de las nefronas reciben 170 litros de filtrado glomerular y conforme dicho líquidopasa por las nefronas, se absorben denuevo enla corriente sanguínea unos 168 litros (resorción), de tal forma que sólo 1.5 litros llegan a los ureteroscada 24 horas, y constituyenlaexcrecióndiaria de orina.Comosabesuponer, lógicamente, debe haber un mecanismo de resorción tubular del líquido quetenga la misma eficienciaque poseen los glomérulos para su producción. La resorción entraña las actividades de las células epiteliales queforman la pared dela porción tubulardela nefrona, y también la funcióndeabsorción del extensolechocapilara baja presión, enel cual están los túbulos como describiremos más adelante. Las diversas funciones especializadas de resorción y excreciónquellevaa cabola nefronanoson hechas con igualfacilidad en toda su longitud. La porcióntubular de cadauna de ellas (fig. 24-1) muestra tres segmentos consecutivos que poseen características y disposicionesestructuralesdiferentes, y quetambién se encargande funciones un poco heterogéneas. Hqnsido llamados segmento sinuoso (contomeado) proximal, usa de Henle y segmento sinuoso distal, respectivamente(fig. 24-1). Cuando nos ocupemosde la nefrona del riñón humano en mayor detalle, describiremos su estructura y funciones particulares.
RIAON
UNILOBULAR
Al comenzar el estudio de la histología del riñón enel laboratorio, elestudiantepuede obtener algunasventajas si empieza aanalizar elriñón de una rata o un conejo, porque launidad estructural macroscópica del riñón es el lóbulo. El riñón del ser humanocontienemuchoslóbulos, en tanto que el de la rata o el conejo posee uno solo. Ensiguiente
lugar, el riñón deuna rata o el de un conejo, es suficientementepequeñoparaquese pueda preparar enun solo corte a lo largo de su eje mayor y a nivel de su diámetro mayor, y montarse en una laminilla, como se muestra en forma esquemática enla mitad superior de la figura 24-2. Enun corte deeste tipo pueden observarsetodas las partes deun lóbulo y sus conexiones con el uréter. El riñón del ser humano es grande y multilobular, y porestarazón, un corte muestra sólo una parte del mismo, y por lo regular incluye zonas incompletas de varios lóbulos lo cualdificulta la interpretación,salvo queel estudiante haya analizado en primer lugar el corte de un riñ6n unilobular. Por tales razones, en primer lugar expondremos lo referente al riñón unilobular y para no caer en las repeticiones, señalaremos únicamente lo que se observacon el microscopio fotónico, con poca amplificación. Inspeccióndel corte a simple vista. El riñónunilobular se asemeja, ensu formaa un frijol, por lo tanto, si se le coloca sobre uno de sus lados en una mesa, se advierte un borde convexoamplio y otro menor, cóncavo. En su concavidad sueletener grasa, y esta zona recibe el nombre de hilio. El tubo de drenaje del riñón, el uréter, junto con la arteria y la venarenales y el plexo de finos nervios quesedistribuyen en este órgano, llega al riñón a través de la grasa, enel hilio. Si se dejara dicho riñón sobre su cara plana sobre una mesa y se cortara por mitad de tal forma que la sección fuese paralelaa lamesa,la superficie del corte observada a simple vistanosseñalaríaque el parénquima de este órgano está compuesto por dos partes: la másexternarecibe el nombre de corteza (fig. 24-2), y consiste en una amplia capa granulosa de colorpardorojizoinmediatamente pordebajo del bordeconvexo y que sigue sus contornos(fig. 24-2). El resto delriñónse conocecomo médula, y tiene laformade una amplia pirámide cónica, invertida. La base de la pirámide es convexa y no plana, y está adaptada en el borde cóncavo interno de la corteza(fig. 24-2). El vérticedela pirámide está dirigido haciaabajo en la figura 24-2, y llega a la concavidad o hilio del riñón. A diferencia de la cortezagranulosa más obscura, la superficiede corte delamédulaesmás clara y tiene aspecto estriado; las estrías se separan en abanico enel vértice de la pirámide y llegan atodaslaspartes de labase amplia(fig. 24-2). El lóbulo de tejido renal está constituido por una pirámide cónica de parénquima medular, junto con el capuchón de substancia cortical que cubre su base; el riñón de la rata o del conejo está constituido sólo por un lóbulo. Consideraremos ahora la forma
APARATO URINARIO
Fig. 24-2. Esquema del rifión ur7ilob~ Se han incluido dos nefronas completas y thbuloscolectores en los cuales vacían contenido (señalados en negro), de tal fol que puede seguirse su trayecto. Por sup1 to, en ningún corte dado aparecen nefro completas.
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUEIIPO
en queestándispuestas las nefronas en unlóbulo renal, lo cual nos explicará por qué la superficie de corte de la corteza tiene aspecto granuloso y la de la médula, estriado. También señalaremos la forma en que un lóbulo renal se divide en lobulillos. Disposición de las partes de las nefronas en el parénquimarenal. Las nefronasson tanlargasque paracaberdentro de un riñón necesitan estar dispuestas en forma complejay compacta. La figura 24-2 en su parte inferior muestra dosnefronas completas, de color negro; el resto de la ilustración muestra la corteza y la médula, tal como se observarían en un corte normal con poca amplificación. Los -glomérulosdelasdosnefronasestánrepresentados por círculos obscuros y los otros tienen el aspecto que se observaría en los cortes teñidos con hematoxilina y eosina, como estructuras en forma de ovillo que están en cavidadescirculares(fig.24-2). Todos los glomérulos están en la corteza. Como indica el análisis de cualquiera de las dos nefronas de color negro en la figura 24-2, un túbulo,que es el sinuoso proximal, vadelglomérulo para seguir un trayecto en asas y flexoso en el parénquimacortical,cercadelglomérulodelque se originó. Sigue su trayecto hacia abajo en un tramo bastante recto y pasa en el interior de la médula. Este segmento de la nefrona que pasa en la médula recibe el nombre de porcióndescendentedel asa de Henle. La razón para usar el término asa es que el túbulo después de descender una distancia dada en la médula, se curva de nuevo y asciende a la corteza otra vez, y la parte ascendente recibe el nombre de porciónascendente del asa deHenle. En la parte más baja de la porción descendente, el diámetro del túbulo y su pared epitelial, que hasta este momento han sido relativamente gruesos, se adelgazan en formanotableydespuésrecuperan su grosor y su calibre en Un punto intermedio de la porción ascendente (fig. 24-2). La porción ascendente del asa de Henle, al acercarse al glomérulo que dio origen a la netrona, se curva para tocar la raíz del glomérulo, entre el sitio de penetración de la arteriola aferente y el sitio de salida de la arteriola eferente. La porción de la pared tubular que se pone en contacto con la raíz glomerular tiene innumerables núcleos y por tal razón, constituye una zona gruesa que recibió el nombre de mácula densa (figs. 24-2 y 24-5). El segmento de la nefrona que continúa desde la mácula densa se llama ttibulo sinuoso distal; sigue untrayecto un poco flexuosoen el tejidocortical vecino (fig. 24-2). Más tarde se une a una pequeña rama lateral de uno de los miembros de un sistema de ramificaciónde los thbulos colectores largos y
rectos que van desde la corteza, atravesando la médula (fig. 24-2), paradesembocar en el vérticede una pirámide medular; esta zona apical de la médula piramidal se denomina papila (fig. 24-2). Túbulos colectores. Los túbulos colectores no forman parte de la nefrona; transportan líquido desde estas últimas hasta la pelvis renal y el uréter, y su relación con las nefronas es similara la que existe entre los conductos y las unidades secretorias de las glándulas. De hecho, su origen es diferente en el desarrollo. La nefronaproviene de las célulasmesodérmicas que se organizan en forma de túbulo, y este último se acompaña de capilares sanguíneos que forman un corpúsculo renal en la corteza del riñón. A cadalado del cuerpo crece un tubo y asciende desde la vejiga en desarrollo hacia el riñón, donde se ramifica, tubo que se transformará en el uréter y la pelvis del riñón, y cada una de sus muchas ramas se transformará enun túbulo colector que más tarde conectarácon una nefrona, de tal maneraque se continuará la luz de ambas. Por qué la corteza es gkanulosa y la médula es estriada. La corteza contiene todos los glomérulos y lasporcionessinuosasde los túbulosproximalesy distales; por tal causa, excepto en las porciones rectasde la asade Henle, la cortezaconsiste de una mezcla de glomérulos y túbulos contorneados (fig. 24-2). En un corte transversal de la corteza los túbulos sinuosos proximales y distales, por ser flex u o s o ~ , sonseccionados en forma transversal y oblicua por igual. Los túbulos cortados de esta forma, con glomérulos dispersos entre ellos, dan el aspecto granuloso a la corteza cuando se examina la superficie de corte, a simple vista. La zona de las nefronas que está en la médula es el asa de Henle, dado que estas asas y los túbulos colectores mezclados con ellas siguen trayectos bastante rectos, si la médula se rebana en forma paralela éstostienenaspecto estriado (fig.24-2) y las estrías se abren a manera de abanico desde el vértice de la pirámide medular hacia la base de la pirámide, la cual como señalamos, se ajusta perfectamente al borde cóncavo de la corteza. Conexión entre el uréter y el riñón. En un riñón unilobular recién obtenidopuedeobservarseque sobresale una estructura tubular, esto es, un uréter, desde el riñón, a través de la grasa en la zona del hilio; si se apartara la grasa y se observara nítidamente tal estructura, se observaría que se ensancha hasta formar una especie de casquete que reviste la papila de la pirámide (fig. 24-21, y este extremo infundibuliforme ensanchado del uréter recibe el nombre de pelvis renal. La orinaformadaporlas nefronas pasa a los túbulos colectores que la trans-
portan a la papila, y en este sitio la recibe el extremo proximal ensanchado del uréter. La orina solamente penetra en la luz del extremo ensanchado del uréter, porque el epitelio que recubre la pelvis renal se continúa con el que recubre la papila y, éste, a su vez, también se continúa con el que reviste los túbulos colectores (fig. 24-2). La papila es atravesada por un número tan grande de túbulos colectores que ha recibido el nombre de úrea cribosa. En la pared del uréter se ha descrito la presencia de músculo liso, en el sitio en que dicha pared forma la pelvis renal, y también se hasugeridoque su contracción pudieratener un efecto de ordeñade la papila y
Fig. 24-3. Esquema de la superficie del corte de un humano riñón (multilobular). La corteza granulosa está surcada por los rayos medulares.
exprimir la orina de los túbulos colectores hacia la pelvis renal.
Lobulillos y rayos medulares Es importante que el estudiante no confunda los lobulillos con los lóbulos. Un lóbulo de tejido renal comprende una pirámide medular con su casquetedetejidocortical(fig. 24-2). Por tal razón, el riñón unipiramidal sería un riñón unilobular. Sin embargo, cada riñón en el ser humano comprende una docena de lóbulos o más,
Arteria Rayos interlobulillar
medulares
de tal forma que cada uno de ellos se asemeja a un riñón unipiramida! completo. Dos definiciones de un lobulillo. Tal como se explicó en relación con los lobulillos del hígado, podemos definir el lobulillo como una parte pequeña de un órgano separada de las demás por tabiques de tejidoconectivouotros medios. Sin embargo, en el tejidoglandularlaspartespequeñasseparadas por los tabiques suelen estar constituidas por unidades secretorias que vacían su contenido enun solo conductocomúnque sale del lobulillo,partesque han sido llamadas lobulillos en el riñón, aunque no están separadas por tabiques. Hasta donde importa en el riñón, los lobulillos corresponden a la zona del órganoenlas cuales todas las nefronas vacían su contenidoen el mismotúbulocolector. Las zonas señaladas(lobulillos)noestánseparadas por otros tejidos, y por tal razón, esdifícil indentificarlas: es más fácil localizarsusarmazonescentralesque se conocencomo rayosmedulares, que describiremos más adelante. Rayosmedularescomo núcleos de los lobulillos renales. La corteza de un riñón recién cortado es granulosa, pero no lo es uniformemente porque las extensiones radiadas del parénquimamedular,clarasyestriadas, la penetranaintervalos desde la base de la pirámide medular (fig. 24-2). Dichas extensiones del parénquima medular en la corteza reciben el nombrede rayosmedulares, yconviene que el lector recuerde que no están (como su nombre podría denotar) en la médula, sino en l a corteza. Para explicar los rayos medularesnecesitamos ampliar la descripción de la disposición queguardan lasnefronasen el riñón. Un túbulosinuoso proximal sigue un trayecto flexuoso en la vecindad de su glomérulo, y penetra en la médula en forma de la rama descendente del asa de Henle; vuelve a la corteza en la forma de la rama ascendente del asa de Henle, toca el glomérulo de nuevo a nivel de la máculadensa,ysetransforma en el túbulo sinuoso distal, que sigue también trayecto flexuoso y desemboca junto con otras nefronas en un solo ttibulo colector común que a su vez desciende al interior de la médula para desembocar en la papila de la pelvis renal. Por todo lo expuesto, muchas nefronusdrenan en cada túbulo colector (fig. 24-2). El centrode unlobulillo lo constituye un rayo medular y el de éste último es el túbulo colector ramificado en el cual vacían su contenido los segqentos sinuosos distales de muchas nefronas vecinas. El túbulo colector ramificado en la corteza, es el equivalente del túbulo intralobulillav ramificado de unaglándulaexocrina. Además del túbuloseñalado, un rayo medular contiene las ramas descendente
y ascendente de las asas de Henle delasnefronas que en la corteza desembocan en el túbulo colector ramificado que contiene el rayo. Este último, junto con los glomérulos vecinos y los túbulos contorneados proximal y distal de las nefronas que desembocan en el túbulo colector ramificado, constituyen en forma global el lobulillo de tejido renal (fig. 24-21, Sin embargo, como señalamos, no hay una división neta entrelos lobulillos de estetipo,perocuando estudiamos el riego sanguíneo de la corteza, advertiremos que las arterias interiobulillares ascienden en estaúltima zonaentre los lobulillos, y si están en los cortes, tales arteriasconstituiránpuntos de identificación para precisar los contornos de los lobulillos (fig. 24-41, El rayomedular se angosta en el sitiodondese acerca a la cápsula del riñón. Ello depende de que dichos rayos en la zona exterior de la corteza sólo contienen, además de los túbulos colectores (que se angostan al acercarse a la corteza), las ramas ascendente y descendente de las asas de Henle de nefronas cuyos glomérulos están enla zona más externa de la corteza; pero a medida que los rayos medulares descienden en la corteza hacia la médula, se les añaden las ramas descendente y ascendente del asa del Henle de nefronas cuyos glomérulos están enla parte m á s profunda de la corteza, lo cual, por SUpuesto,ensancha los rayos(fig. 24-2). El rayo medular que penetra en la médula deja de serlo porque pierde su aspecto radial contra un fondo decarácterdistinto: el parénquimade la continuación medular del rayo es el mismo que el del parénquimamedular en general(fig. 24-21, lo cual puede hacer que los estudiantes piensen que los 10bulillos renales sonestructurastotalmentecorticales.Sinembargo,debemosrecordarque el haz de túbulos que penetra en la médula desde cada rayo medular,a pesar denoidentificarsuslímites, es parte del lobulillo, en la misma medida que lo es el haz que sobresale en la corteza, en la forma de rayo medular. En otraspalabras los lobulillos renales poseen componentes medulares y también corticales.
RIAON MULTIPIRAMIDAL (MULTILOBULAR) EN EL SER HUMANO
Características generales. El riñón del ser humano contiene 6 a 18 lbbulos que son pirámides cónicas individuales de tejido medular cubiertas con un casquetede tejido cortical;estándispuestosde tal manera que el vértice de cada pirámide se orienta hacia la pelvis renal (fig. 24-3). En la vida fetal y en gran parte del primer año de vida extrauterina, los
APARATO URlh'AlilO
lGbulos tienen contornos bastante netos, de tal forma que pueden observarse sus límites en la superficie del riñón. Esta situacióna veces persiste en la vida adulta y explica lo que se conoce como lobulaciónfetaldelriñón. Sin embargo,ensituaciones normales,amedidaquecontinúa el crecimiento se pierde en los primeros años de la niñez la delineación visible de los lóbulos,y el tejidocorticalque cubrecadapirámidemedular se fusionacon el que cubre las pirámides vecinas. Columnas de Bertin. A pesar de todo lo expuesto, la médulaconserva su disposición lobulada, pues si bien algunas pirámides se fusionan durante el desarrollo y poseen una papila común, otras permanecen separadas y constituyen la base de una estructura multilobular. Las pirámides medulares individuales, como dato curioso, están separadas entre si en cierta medida por franjas netas de parénquima cortical que las penetran en cierta distancia desde la corteza propiamente dicha. Cuando se secciona un riñón, tales franjas de parénquima cortical entre las pirámides tienen el aspecto de columnas que se han llamado de Bertin (fig.24-3). Laberinto cortical. Los rayos medulares van desde la base de cada pirámide de tejido medular hasta el parénquima de la corteza tal como lo hacen en los riñonesunipiramidales,paraformar el núcleo de 10s iobulillos (fig. 24-4). En cortes de la corteza, cadarayo está rodeado de parénquimacortical
compuesto de los túbulos sinuosos y glomérulos de las nefronas que desembocan en su túbulo colector ramificado(fig.24-4).Dadoque los túbulossinuosos siguen trayectosflexuosos, la substancia o parénquima cortical que rodea los rayos medulares recibe el nombre de laberinto cortical que se muestra en la figura 24-4 para diferenciarlo del parénquima del rayo. Cálices de la pelvis del riñón multilobular. El riñónmultilobular tiene muchas pirámides medulares, ycada unade ellas transportaorinaporuna docena o más de túbulos colectores que la llevan a través de su papila, y por esta razón, la pelvis de dicho riñón es más compleja que la que tiene el tipo unipiramidal. El uréter al acercarse al hilio de un riñón multilobular se ensancha para formar la pelvis, como en el caso de un riñón unipiramidal. Pero como existen muchaspapilasde las cuales hayque reunir orina, la pelvis del uréter del riñón multilobular se divide en grandesramasprimarias;cada una de ellas a su vez se ramifica en otro grupo de tal forma que se cuenta con un tubo individual (con su extremoabierto)paraadaptarsea la papila de cada pirámide. Estas ramas tubulares desde la pelvis se adaptan en las papilas individuales a manera de copas,ypor tal razónhan recibido el nombre de cáliz. Cada copa que se adapta sobre una papila recibe el nombre de cúliz menor (fig. 24-3) y las ramas principales o primariasde la pelvis delas Arteria interlobulillar
Fig. 24-4. Microfotografíacon pocaamplificación dela corteza del riñón del serhumano en que seobservandoslobulillosseparados por una arteria interlobulillar. Los dosrayosmedulares que forman los núcleoscentrales de los dos lobulillos,estánrodeados por los glomérulos y túbulossinuosos de las nefronas que desembocan en los conductos colectores del rayo; comprenden lo quese haIlamado laberinto cortical. -.
Rayo
rnedular
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Laberinto cortical
Laberinto cortical
Rayo rnedular
cuales surgen los cálices menores, reciben el nombre ,ylor>~erular (fig. 24-5). Es importante apreciar que el de chlices mayores (fig.24-3).Cadapapila está epiteliocubre l o s capilaresindividuales(fig.24-5), introducidaenunaporcióncortaen el extremo demanera tal que,exceptoenalgunossitiosque abierto de su cáliz. Por supuesto, no llega al extre- describiremos más adelante, cada capilar estará tomo abierto del cáliz tubular en un tramo importan- talmente cubierto por membrana basal como explite, por su forma piramidal (el lector recordará que caremos en otros párrafos. El epitelio que forma la es imposible introducir la punta de un lápizenun pared externa del corpúsculo, esto es, el extremo entubo fino, más allá de un tramo pequeño), Las pare- sanchado de l a nefrona en el cual está invaginado el des del extremo abierto de un cáliz se ponen en con- glomérulorecubiertodeepitelio,seconocecomo cupa parietal d r . la capsula de Bowman o con mayor tacto con los lados de la papila en un corto tramo desde su punta, y en este sitio los tejidos de l a pared frecuencia epitelio capsular (fig.24-5).Se continúa del cáliz se continúan con los de la papila. En parti- con el epilelio glomerular. La luz del túbulo que en cular, el ,epitelio del cáliz se refleja en sentido efecto comprende todos los espacios entre los capiretrógrado, para transformarse en el recubrimiento lares con recubierta epitelial y la capa parietal de la cápsula de Bowman, constituye el espacio capsular de la papila. Nefronas. En el riñónhumano tienen aproxima- o de Bownturl (aparece en la fig. 24-5, pero no está damente 50 a 55 mmdelongitud. Su estructura senalado). El diámetro de los corpúsculos renales va de 150 microscópicayordengeneraldentrode los lobulillos siguen la pauta observada en los riñones unipi- a 250pm; su forma es ovoide y no esférica. Los corpúsculos yuxtamedulares suelen ser mayores que los ramidales. Las nefronasconglomérulossituados cerca de la médula (glomérulos yuxtamedulares) po- pericapsulares, tal vez porque los primerosson el deseen asas de Henle más largas que las de glomérulos los queseformanenprimerlugardurante más cerca del exterior del riñón (véanse las nefronas sarrollo, y en consecuencia, son los más antiguos. Trayecto y características de los vasos glomerulaen color negro en la figura 24-2). Cada riñón contiene 1.3 millones de nefronas, aunque algunos cálcu- res de mayor calibre. El diámetro global de la arteriola aferente de un glomérulo suele tener el doble los llegan a señalarcuatro millones.Allenestima que la longitud total de todos los túbulos de los dos del de la arteriola eferente. Sin embargo, el calibre riñones es deunos120kilómetrosdelongitud. La interior de la arteriola aferente de casi todos los glomérulos, es aproximadamente el mismo que el de la nefrona en el hombre (fig.24-1) comprende cuatro partes típicas: 1 ) el corptisculo renal de Malpigi que arteriola eferente durante la vida (en preparaciones contiene el glomérulo; 2 ) el ttibulo sinuoso (contor- fijadas con inyección a presión tienen casi el mismo neado) proximal; 3) el asa de Henle; y 4) el túbulo tamaño). Trueta y colaboradores demostraron que la luz de la arteria eferente en glomérulos yuxtamesinuoso (contorneado) distal (fig.24-1).Describiredulares puede ser más ancha que el de la arteriola mos la extructura microscópica de cada una de las partes señaladas, y las relacionaremos con funciones aferente. El diámetro global de las arteriolas aferentes es mucho mayor que el de las eferentes, y por tal particulares, hasta donde sea posible. razón, se advierte que las primeras arteriolas deben tener paredes más gruesas que las segundas. La difeCORPUSCULO RENAL rencia en espesor de las paredes de los vasos depenDefinición y desarrollo. Un glornérulo, como se- de de que la arteriola aferenteposee una capa media ñalamos, es unovillode capilares que recibe una muscular más gruesa; a pesar de que la media musarteriola eferentc y que desemboca en una arteriola cular del vaso eferente noestáperfectamentedeaferente, estructura muy adecuada para la produc- sarrollada, Bensley aportó pruebas definitivas de la ción de líquido tisular. Durante el desarrollo, cuan- presencia de células contráctiles en ella. d o se forma el glomérulo en el extremo ciego de un Raíz glomerular, polo vascular y mácula túbulo epitelial, la estructura así constituida se codensa. Las arteriolasaferente yeferentesuelensenoce como corpúsculo renal o de Malpigi (fig. 24-5), guirtrayectorias divergentes y curvas, al entrar y salirde los glomérulos,muycercaunade estructura compleja que comprende capilares, célula otra las mesangiales (que describiremos), un tipo especial (fig. 24-5), y este sitio ha sido calificado como polo de epitelio, ylaluz del extremo ciego ensanchado vascular del glomérulo. La rama ascendente del asa del túbulo epitelial en el cual sobresalen los capila- de Henle en cada nefrona vuelve al gromérulo de la res cubiertos por epitelio. El epitelio que recubre ca- misma, y antes de continuarse en la forma de túbuda capilar se conoce comorapa zJisceral de la chpsu- lo sinuoso distal se flexiona entre las arterias aferenr . tal forma 011e SII la de BouJrnali o , conmayor frecuencia, epitelio te v eferente del nolo v a s c ~ ~ l ad~
APARATO URINARIO pared en un lado se pone en intimo contacto con la raíz delglomérulo, y tambiéncon la paredde la arteriolaaferente(fig. 24-5). Comoseñalamos, las células epiteliales de la pared de la nefrona en el sitio en que toca la raíz del glomérulo y el vaso aferente, muestra una concentración notable de núcleos celulares (fig. 24-5) y constituye una estructura, que aunque no está netamente definida en los cortes comunes, fue demostrada y cuantificada con gran precisión por Oliver. Tiene el aspecto de un grupo de
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células epiteliales más altas que las de otras zonas del túbulosinuoso distal,yharecibido el nombre de múcula densa. Entre ella y el glomérulo, en la concavidad que media entre las arteriolas aferente y eferente, hay un curiosocúmulo decélulas pequeñasconnúcleospálidos (fig. 24-5) quehasido llamado polquism, término alemán que significa cojinete polar, y no se conoce con seguridad la indole y función de estas células, aunque algunos consideran que son equivalentes de las mesangiales.
Fig. 24-5. Esquema de un corpúsculorenal.Muestra en particular las células yuxtaglomerulares; también es una vistatransversal del asa ascendentedeHenle,despuésdelocual setransforma entúbulosinuosodistal y queda adaptada h t r e las arteriolas aferente y eferente del corpúsculo del cual se originó este túbulo y en este sitio forma la máculadensa.
Complejo yuxtaglomerular Las células de
Id
capa rnedia de la artcriola
afc-
rer7te del glomérulo en la región de la raíz, son total-
mente distintas de las células normales de músculo liso; su núcleo en vez de ser alargado, es redondeado y su citoplasma, en vez de contener abundantes filamentos, posee gránulos(fig. 24-51,Se conocea estas células corno yuxtaglornenhres y se han identificadoentodas las especies estudiadas, incluidos reptiles, aves y peces mesonéfricos. Los gránulos de las células yuxtaglomerulares no son tan nítidos con los colorantes comunes, pero con la técnica del ácido peryódico de Schiff de ha demostrado su presencia. A pesar de ello, el mejor método para visualizarlo con el microscopio fotónico es el creado por Wilson(consúltese lalista decitasbibliográficasy otrasreferencias). Dichos gránulos también se observan con toda nitidez con el microscopio electrónico. La posición de las células yuxtaglomerulares tiene algunaspeculiaridades. 1) Están en las paredesde las arteriolas aferentes, pero rara vez enlasdelas eferentes. 2 ) La lámina elástica interna de la arteriola aferente no se observa en los sitios donde debiera estar;por tal razón, estánen contactomuy intimo con el endotelio que reviste la arteriola aferente y, en consecuencia, con la sangre de su interior. 3) Están en intimo contacto con la mácula densa (fig. 24-5) y en la depresión entre las arteriolas aferente y eferente. 4) La membrana basal que por lo demás rodea la nefrona en toda su longitud, no estápresenteen la mácula densa(McManus).Por talrazón,las células yuxtaglomerulares quedan en intimo contacto con otras del túbulo sinuoso distal en dichositio.Porúltimo, el aparato de Golgi, el cual en las células de la nefrona suele estar situado entre el núcleo y la luz, lo está en otro sitio en casi todas las células de la mácula densa, esto es, entre el núcleo y el borde externo de sus células (de hecho en el ladode l a célula queestáfrentea la c6lula yuxtaglomerular)(McManus). Señalaremos quelas células yuxtaglomerulares intervienenen el control de la presión arterial. El estudiante seguramente conoce la hipertensión o presión arterial elevada que es bastante frecuente en personas después de los 45 ó 50 años de vida, aunque puede afectar a otras más jóvenes. La hipertensión depende de la constricción de las arteriolas del cuerpo con lo cual aumenta la presión en el interior de las mismas. Por supuesto, ello impone mayor trabajo al corazón, que tiende a mostrar hipertrofia. La constricción arteriolar puede depender, cuando menos durante un lapso, de la hipertrofia o
hipertonía de las célulasmusculares de las paredes arteriolares, en la medida en que las células de la pared sigan siendo sanas, pero en demasiados casos las cdulas de las paredes arteriolares se enferman y se acumulan en su interior y asuslados materiales anormalesque sobresalen ensu luz y lo angostan cada vez más. Ese tipo de hipertensi6n casi siempre depende de alguna enfermedad del riñón, y la relación entre tal padecimiento y la hipertensión ha sido tannotable,quecon los años se haseñaladoa la una como causa de la otra. En 1939 Goldblatt hizo un descubrimiento extraordinarioqueaclaró algunos puntosdeesta situación; demostro que si se disminuía por algún medio el riego arterial de los riñones (pero no cesaba por completo), aumentaba la presión arterial de un animal.Además,demostróque ello dependíade que los riñonesliberaban en la sangre en tal situación isquémica, una enzima llamada renirm, misma que actuaba en una globulina plasmática conocida como angiotensinógeno para transformarlo en un decapéptido llamado ar~gioter~sina 1. Esta es inactiva, pero cuando en ella actúa la enzima (convertidora), cambia a un octapéptido que es la angiotensina II (llamadaantes angiotonina), que origina la constricción arteriolar y con ello aumenta la presión arterial. Sin embargo, la angiotensina I1 poseeun efecto transitorio, de tal modo que causa hipertensión sostenida sólo si se forma ininterrumpidamente (la renina había sido extraída de los riñones antes que Goldblatt hiciera su descubrimiento). Relación de las células yuxtaglomerulares con la renina. Una conjetura predecible fue que las células yuxtaglomerulares sintetizaban renina y que los gránulos en su interior (fig. 24-5) eran precisamente de renina o su precursor.Hay tres tiposdepruebas queseñalanque las células yuxtaglomerulareselaboran renina. En primer lugar hay correlación entre la cantidaddeestasubstancia en los riñonesy el grado de granulación de las células yuxtaglomerulares (Pitcock y Hartroft). En segundo lugar, por medio de técnicas de microdisección se ha demostrado que en la región delas células yuxtaglomerulares existe la más alta concentración de renina. En tercer lugar, el antisueroa renina marcadoconsubstancias fluorescentes, se une principalmente a las células yuxtaglomerulares (Hartroft y Edelman). Funciones de las célulasyuxtaglomerulares. ES posible que las células de este tipo participen en dos formas en el mecanismo homeostático de control de la presión arterial. Si la presión disminuye, las arteriolas aferentes de los glomérulos, no son estiradas como lo s o n normalmente. Ello ha sugerido que las células yuxtaglomerulares en las paredes de las arte-
rias señaladas son barorreceptores sensibles al estiramiento, por la presión de la sangre dentro de la arteriola. Si no son estiradas por una presión normal, reaccionan por medio de la secreción de mayor cantidad de renina, de lo cual resulta la mayor formacióndeangiotensina I1 en la sangre,fenómeno que tiene dos efectos, que al final producirá el incremento de la presión sanguínea. En primer lugar, la angiotensina I1 tiene un efecto directo en las arteriolas alestimularsusparedes muscularesa la contracción,yen consecuencia, la disminución del calibre interior y aumento de la presión que ejerce la sangre en el aparato circulatorio en su totalidad. En segundolugar, la angiotensina I1 estimula la corteza suprarrenal para secretar cantidades mayores de la hormona aldosterona (quedescribiremos en el capítulosiguiente). Esta últimahormonaactúa en los túbulos de las nefronas y hace que retengan m& sodio y agua; esto incrementa el volumen delíquidodelaparatocirculatorio, así como el líquido tisular dentro del organismo. El incremento del volumen de líquido en el aparato señalado hace que aumente la presión en su interior. La importanciafundamental delascélulasyuxtaglomerulares, por todo lo expuesto, sería el de reaccionaraunadisminuciónde la presiónarterial por medio de la liberación de renina, que al producir angiotensina 11, haría que se normalizara la presión arterial. El efecto no sería permanente, pero el sodio adicional en la sangre o en el filtrado que Ilegaa la máculadensa, y también la mayor presión entre la arteriola, haría que las células yuxtaglomerulares dejaran de liberar renina, y tal vez disminuyesen su actividad secretoria en su momento exacto, ycontuviesen un número menor de granúlos. Este mecanismo de retroalimentación negativa impediría que la presión arterial permaneciese en un nivel demasiado alto. Sin embargo, el mecanismo yuxtaglomerular puedeoriginarhipertensiónsostenida,cuandomenos en algunos animales, si hay disminución crónica de la circulaciónarterial poruno o dosriñones. Incluso en el ser humano, las enfermedades de uno o ambos riñones pueden obstruir de manera permanente la corriente arterial. En los experimentos puede lograrse disminución permanente del flujo y la presiónarterialalaplicaranillos en lasarterias renales. En estas circunstancias las células yuxtaglomerularesdelriñón o riñonesafectadostratande elevar la presión por medio de la liberación de renina,pero si la hipertensiónasígenerada dentro del aparato circulatorio en su totalidad no se transmite a las arteriolas de los dos riñones porque la circula-
ción arterial de un solo riñón esté obstaculizada, las células yuxtaglomerulares de dicho órgano seguirián produciendorenina y , como resultado, permanecería elevada la presión arterial de todo el organismo. Enel microscopio electrónico, los gránulos de las células yuxtaglomerularesde los mamíferos tienen forma redonda u oval, son grandes y están rodeados de membrana, pero no son particularmente homogéneos. P. Hartroft señalaque las células yuxtaglomerulares en el sapo macho americano poseen dos tipos de gránulos, lo cual, por supuesto, denotaría dos tipos diferentes de secreción; esta observación es interesante en lo que toca a la posibilidad de que las células yuxtaglomerulares también pudieran generar el factor eritropoyético renal así como la renina. Desde hace tiempo se sabe que los riñones son la fuente principal de la substancia que en el plasma se transformaráeneritropoyetina,yhayalgunas pruebasexperimentalesque sugieren que posiblementelas células queproducen tal substanciason las yuxtaglomerulares (Hartroft, Bischoff y Boucci). Es posible que al exponer esta característica histológica del riñón (las células yuxtaglomerulares y su relacióncon la presión arterial)produzcamos la impresión de que la causa corriente de la hipertensión en el ser humano es la liberación excesiva y sostenida de renina. Debemos señalar que el origen de la hipertensión común es complejo; al parecer en la génesis y perpetuación de este problema participan la retención hidrosalina, la secreción de aldosterona, las enfermedades del riñón, e incluso factores emocionales. Glomérulo Capilaresglomerulares. Las ramasprimariasde la arteriolaaferentedanorigena los capilaresque vacían su contenido en las ramas primarias de la arteriolaeferente,locualsugiere queseguramente existen lo queconvendríallamar lobulillos en los glomérulos. Tal lobulillo consistiría en las asas capilares que van de una rama primaria de la arteriola aferenteyquedesembocanenotraramaprimaria de l a arteriola eferente. Entre los capilares de un lobulillo dado se observananastomosis,ytambién hay algunos signos de que pudieran surgir entre las asas capilares de los lobulillos adyacentes. Por las razones expuestas, los capilares glomerulares están dispuestos esencialmente en lobulillos, pero existen suficientes anastomosis entre ellos para que los capilares constituyan una red anastomótica. Células mesangiales. El glomérulo pende del polo vascular del corpúsculorenal.Cabeconsiderarcomo tallos de los cuales penden los lobulillos a los si-
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SISTEhlAS
Y APARATOS DEL CUERPO fig. 24-6. Esquema que ilustra l a poslci6n de las células mesangiales en relacinn con los capllares vecinos
en un ovillo' glomerular.Obsérvese que si bienla membrana basal de las células endotelialesrodea por completo cada capilar en el ovillo la membrana basal más allá del pie-del podocito J I O rodea por completo cada capilar. Aparece sólo en el sitio en que los capilares del ovillo están cubiertos con epitelio (en la forma de pie de podocito) como se señala en l a esquina inferior derecha. El pie del podoclto, por supuesto, se extiende en todo Io largo del ovillocapilarde este esesencialmente quema. Las cGlulas mesangiales son macrófago. dentro de una substancia intercelular amorfa que forma el centro de un 3villo capilar.
\
de' ep''e'lo Pies de podocuos
tios en que la arteriola aferente se ramifica para dar origen a las asas capilares en sus lobulillos, y en los sitios en que tales asas desembocan en las ramas de la arteriola eferente. En los tallos los capilares están enintimocontactoenmuchossitios,entre sí. Si bien el epitelio glomerular cubre todas las superficies expuesas de los capilares glomerulares que están en intima unión, no siempre penetran en una distancia suficienteentre los vecinosenuntallo como para constituir un recubrimiento completo de cada capilar en el tallo. Por lo contrario, el epitelio glomerular rodea pocos grupos de capilares contiguos, cosa que se muestra en la figura 24-6. En tales sitios, la membrana basal derivada de las células epiteliales no rodea por completo cada capilar (zona grisobscurade la fig. 24-6) y portal razón,laszonasdelasparedesde los capilares agrupados que no están cubiertas de epitelio glomerular (y enconsecuencia,su membranabasal)son relativamente débiles. A pesar de ello se cuenta con algúnsosténentalessitios,porquelas células mesangialesestándispuestas entre los capilares contiguos(fig.24-6). Las células encuestión elaboran una substancia intercelular (fig. 24-6) que es semejante a la membrana basal, y ella cubre las células endoteliales de los capilares en los puntos en que no están cubiertos por la membrana basal derivada del epitelio. Las célulasendoteliales de loscapilares también están rodeadas de una fina membrana basal (línea obscura de la fig. 24-6) que se fusiona con la membrana basal derivada del epitelio en los sitios en que existe este último. En las zonasen aue no
hay membrana basal epitelial se fusiona en mayor o menorgradocon la matrizdelas células mesangiales. Las célulasmesangiales tienen forma más o menos estrellada. En algunos sitios un prolongación citoplásmica llega en un punto entre las células endoteliales, para sobresalir directamente en la luz de un capilar. Las características generales de las células mesangiales al parecer son semejantes a las de un pericito o unacélula de músculolisoindiferenciada.También hay algunas sugerencias de que la célula mesangial representa una continuación en el glomérulo, de un tipo de célula semejante a las yuxtaglomerulares de la arteriola aferente. En su interior se han observado gránulos y muestran un comportamiento similar en algunas formas, al de las células yuxtaglomerulares. A pesar de ello poseen (o puedentener)propiedadesfagocíticas,ydeaparecer, son capaces de engullir materiales macromoleculares quepenetrenen losespaciosintercapilares.Como hemos señalado, su otra función es dar sostén en los sitios en que no existe la membrana basal relativamentefuerte,sintetizadaporlascélulasepiteliales glomerulares. No se sabe si las células mesangiales guardan relaciónconlasasascapilares libres delglomérulo. Si aparecen en tales sitios, serían pericitos en la superficie externade la membranabasalproducidapor lascélulasendoteliales,y en consecuencia, entre dicha membrana y la elaborada por las células epiteliales. En algunosanimales como las ratas y los
ratones es más fácil demostrar la presencia de células mesangiales, que en el hombre. Papel respectivo del epitelio y el endotelio enla formación de la membrana basal. Como describimos en una sección del capítulo 8 hay pruebas de que el epitelio que interviene decisivamente en la formación de la membrana basal, que está entre el epitelio y el tejido conectivo. Las células endoteliales de los capilarestambiénproducen la membranabasal en su superficie exterior, pero es tan fina que apenas si se observa con el microscopio electrónico. Al examinar con el microscopio fotónico un corte deriñónteñidoconácidoperyódicodeSchiff, pueden observarse las membranas basales netas sólo en el sitio en que las célulasepiteliales se apoyan sobre las células de tejido conectivo (incluyendo al epitelio). La membrana basalpuedeobservarseen los corpúsculos renales en dos sitios. En primer lugar, hay una membrana importante entre el epitelio plano continuo que constituye la capa parietal de la cápsula de Bowman y el tejido conectivo en el que descansa tal epitelio(fig. 24-5 y lámina 24-1). En segundolugar,hayunamembrana basal continua interpuesta entre las paredes de los capilares glomerulares (endotelio, algunos pericitos) y el epitelio (la llamadacapa visceral de la cápsuladeBowman o epitelio glomerular),quecubre los capilares. Un hechoimportante por considerar al intentar la visualización de la forma en que están dispuestos los capilares glomerulares en tres dimensiones, es que, excepto cuando estápresenteunacélulamesangial entre dos o tres capilares contiguos, todo capilar en el corte transversal u oblicuo, coloreado con ácido peryódicode Schiff,está rodeadototalmente p o r una membrana basal (fig. 24-5). En otra zona de la corteza la membrana basal por ser demasiado fina no se obseva con el microscopio fotónico, alrededor de los capilares, en relación con las porciones tubulares de la nefrona. Sin embargo, lospropiostúbulosestánrodeadosporunamembrana basal importante identificable con ácido peryódico,quepuedeapreciarsefácilmentecon el microscopio fotónico, como se advierte en la lámina 24-1. Sobre las bases señaladas, el epitelio que interactúa en alguna forma con el tejido conectivo constituye una premisa para la formación de membranas basales importantes en el riñón. Area superficial de loscapilaresglomerulares. El áfea total de los capllares de un glomérulo se ha medido con modelos a gran escala de cada corte hecho e r glomérulos inyectados y también por cuantiflcación de la SUPerflCle de los capilares de los modelos El métodc
en tan arduo y erlzado de dlflcultades, que pocos Io han Intentado. Book, cuyaspreparaclones se muestran en la flgura 24-7, inyectó los vasos del riñón de un niño de sels años y calculó que los capilaresglomerulares tenía unáreade cas1 0.4 mm* Kirkman y Stowellmidieron la superllcie capllar de varlos glomérulos de rata, y observaron que el promedio era de 0.2 mm', pero señalan que las cifras de Book son las más fidedignas en lo que toca al glomérulo humano (el glomérulo de rata es menor que el humano). Se ha estimado que cada rlñón del ser humano tiene más de un mlllón de glomérulos y por tal razón es probable que la superficle total paraflltraclón de ambosriñones,excedadeunmetro cuadrado Tamblén seha calculado que los capllares glomerulares de todos los corpúsculos de los dos rlñones producen 170 a 200 litros de flltrado glomerular, cada 24 horas. Porel momento en que dlcho líquido llega a la pelvis delureter. se haresorbldopráctlcamente 99% del mlsmo. en las paredes de los túbulos, y han retornado sus elementos a la corrlente sanguínea. Factcres depresiSn que intervienenen la filtracidn glomerular. El primerfactor por considerar esla presicjn hidrostática neta. Como menclonamos, la producclón del filtrado glomerular es semejante a la formaclón del líquldo tlsular en otros sitios del cuerpo, excepto en que la sltuaclón de los capllares se asemeja a lo que se observa en caso de obstrucclón venosa, en que perslste l a preslón hldrostátlca elevada, en todo lo largo de los capllares glomerulares: ello depende de la resistencia al flujo externo o de salida, que ofrece la arterlola eferente. Las medlciones hechas en ratas mulantes de unaespecleespeclal caracterlzada por poseer glomérulos superflclalesen sus rlñones(especieMunichWlstar), Indican que la preslón hldrostática en los capllares glomerulares es de unos 45 mm de Hg. Exlste tambrén una preslón hidrostática positwa fuera de los capllaresglomerularesporqueel liquido tlsular queforma el filtradoglomerular no fluye fácilmen:e y es expulsado La únlca vía de sallda cuando este liquldo se hace pasar a fuerza en el extremo ensanchado 'de una nefrona. es la luz de la nefrona, en un trecho relativamente largo. Para recorrer tal trecho se neceslta que esté sometldo a preslón hldrostatlca de unos 10 mm de Hg: de tal forma,paracalcular la presión hdrcstática neta de los capllares glomerulares, es necesario restar la clfra depresiónhldrostátlcafuera de los capilares, de la que exlste en el Interior de los mismos, lo cual sig35 mrn de Hg nlflca que la preslónnetaesdeunos (45 - 10 = 35 mm de Hg). Para preclsar la presidn neta de filtracldn (que no de'be confundlrse con la presión hidrostática neta) se considera que las macromoléculas de proteína, los elementos de los que depende la presion cololde oncótlca) en el plasma. permanecen en la sangre a su paso por 10s Capllares glomerulares. Asi pues, la presiónosmótlca arrastra líquldo y lo devuelve a los capilares glomerulares. desde el flltrado glomerular. Por eso, para calcular la presidn neta de filtracidn es necesario restar a la pre-
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SISTEMAS Y APARATOS DEL
cumPo
stón hldrostattca neta la ctfra de presión osmótlca Intracaptlar. Ello se complica porque, a medida que el filtradoglomerular es producldo en el trayectodelcapilar glomerular, la concentraclón de proteína aumenta en el plasma que queda por detrás, en el capilar Portal causa, en tanto la prestón en el comienzo de tales captlares es sólo de 20 m m de Hg, aumenta con la longltud de los capilares hasta llegar a 35 mm de Hg.La preslón hidrostática neta sólo es de 35 mm de Hg en el comlenzo de los capilaresglomerulares, y por tal motlvo, la presiónneta de filtraclónseria únlcamente de 15 mm de Hg en sus comienzos (35-20 = 15 mm de Hg). Sir1 embargo, en los extremos enque la presiónosmótlca habríaascendidoa 35 mm de Hg, la preslónnetade flllración llegaría a cero. Por lo expuesto, el flltrado glomerular se forma en cantldades cada vez menores desde el comienzo de los capllares glomerulares hasta sus extremos, sitio en el cual su formación es nula El flujo del plasma en los capllares glomerulares parecería ser un factor de rnportancta en la produccton del ftltrado. S I se desea una revislón de los faclores que parttclpan en la flltraclónglomerular,convteneconsultarel trabajo de Brenner y colaboradores
24-10). El diámetro de las fenestras es muy variable (60 a 100 n m ) , y suele aceptarse que casi todas ellas no están obturadas por diafragmas. Sin embargo, se hadichoquealgunasde ellas están cubiertaspor diafragmas y, de ser cierto, se desconoce la función de dicha obturación.
Membranas basales glomerulares
La membrana señalada tiene 320 a 340 nm de espesor, que es unas tres veces el espesor corriente de la membrana basal de otras partes del organismo. En la micrografía electrónica tieneel aspecto de material amorfo con un componente filamentoso muy fino en su interior; también tiene la singularidad de comprender tres capas, cada una deunos 100 nm de espesor. Su capa central es bastante electrodensa y por esta razón, recibe el nombre de 26rr1ina densa. (Esta es la que más se observa en las micrografías, como en lafig. 24-10, en donde sele haseñalado con las letras bm.) En uno y otro lado hay otra capa más electrolúcida que es la lhrnina r a r a irzterrm, en el interior, y la lúnzina r a r a externa en el exteBarrera filtrante del glomérulo: estructura rior(fig.24-10), fina y función Las células endotelialesson débiles y el epitelio (lo cualexplicaremos en En esta barrera es necesario considerar tres capas: glomerular,discontinuo 1) el endoteliode los capilaresglomerulares, 2) la breve); por tales razones la estructura de los capilamembrana basal entre el endotelio de dichos capila- res glomerulares es tal, que la zona de mayor fuerza res y el epitelio en su cara externa, y 3 ) el epitelio que los sostiene es su membranabasal. Aún más, que cubre los capilares (capa visceral de la cápsula dadoque dicha estructura posee resistencia tensil (contiene colágena tipo IV), también resiste el estide Bowman). Describiremos cada capa antes de COmentar su importancia respectiva enel proceso de ramiento de los capilares por las presiones extraordinariamente grandes (para un capilar), de la sangre filtración. en su interior. La importancia de la membrana basal en la filtración se expondrá en párrafos siguientes. Endotelio de capilares glomerulares Recambio de la sustancia constitutiva de la El citoplasma de las células endoteliales de los ca- membrana basal. La administración de sales de plapilares glomerulares, excepto en la región perinuclear ta a animales de experimentación produjo su depósito en la membrana basal glomerular, de tal forma que contiene la mayor parte de los organelos, está al lado epitelial de la misma una muy adelgazado y también fenestrado (figs. 24-9 y queseagregó
células núcleos de
basal
Fig. 24-8. Esquema senala que en tres dimenslones departe un asa capilar de un glomérulo, con su recubrimiento de podocitos y su endoteliofenestrddo. Se hanseccionadoparte deun podocito y otra de un capilar, para mostrar l o s componentes de la barrera de filtracibn. (Moditicado de Pease, D.C.: J . Histochem., 3:295, 1955.)
prolongaciones mayores Membrana basal
podocrto gaciones res docitico
del
I
FUlLUlUO
y
Fig. 24-9. Micrografíaelectr6nica ( X 30 000) de [In cortetangencial por un capilar glomerular, en que se advierten los poros en el endotelio y las prolongaciones interdigitadas y pies depodocitos. (Pease. D . C . : I H i c t n r h - m
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERfO
deteriorada. De este modo, tal vez funciona un mecanismo de conservación semejante al que opera en el crecimiento aposicional del hueso, con formación denuevascapas en unasuperficie, y eliminación de las viejas, en la otra. Walker, sobre tales bases, ha demostrado que se forma sin cesar nueva membrana basal en el lado epitelial de la misma, y que en la rata la membrana es totalmente sustituida cada año.
Células epiteliales de la capa visceral de la cápsula de Bowman (epitelio glomerular:podocitos)
Fig. 24-10. Micrografía electrónica ( X 60 000) de la barrera de filtracción glomerular. La imagen señala parte del glomérulo del riñón de rata fijado con glutaraldehido y ácido tánico. El espacio claro en ¡a parte inferior de la micrografía señalado con la letra L, es la luz del capilarglomerularquecontieneuneritrocito (rbc). Desde la luz del capilar pasaría plasma a través de los poros (indicados por flechas) del endotelio fenestrado (e), y despuk, a través de l a membrana basal del glomérulo; esta es una estructura gruesa que está integrada por un lámina densa (capa obscura indicada por bm), y la lámina rara en cada lado. Adviértase que parte de la láminararasecaracteriza por su colormucho más claro e irregular y porque sus límites exteriores son poco precisos. Dentro de la lámina rara externa está una hilera de pies de podocitos (pf), entre los cuales se observan los diafragmas en las hendiduras de filtración (fd) que obturan y cruzan las hendiduras sefialadas.Cadadiafragmamuestraunazonadensacentral. El filtrado glomerular, después de pasar por la membrana basal, se filtra a través de los diafragmas de las hendiduras y penetra en el espacioglomerular (gs) en la zonasuperiordelamicrografía. (Tisher,C.C.:Anatomy of the kidney. En Brenner,B.M., and Rector, F.C.(ed.): The Kidney. vol. 1. Philadelphia, W.B. Saunders, 1976.)
nueva"substancia",quecubría la superficie en la cual depositaron las sales. Por la razón expuesta, es probablequelas célulasepitelialesformen nuevo material de la membrana basal durante toda la vida. De serciertoque las células epiteliales agregan ininterrumpidamentematerialnuevo al exteriorde la membrana basal, sería razonable suponer que se pierden cantidades equivalentes de la superficie interna para evitar que se torne excesivamente gruesa. Las células mesangiales, por fagocitosis, probablemente eliminan la parte interna de la membrana basal y también los restos o la mebrana vieja
Varioshistólogosestudiaron el riñónpor medio del microscopio fotónico y sugirieron que las células epiteliales que componen la capa visceral de la cápsuladeBowmanteníanformainsólita, y quela membrana basal glomerular poseía muchas prolongaciones. No se prestóatencióna sus observaciones,yprevaleció la idea de queestas células tenían forma típicamente plana y que constituía un recubrimiento continuo sobre los capilares. Sin embargo,con el microscopioelectrónico se advirtió que la opinión señalada era incorrecta en todos sentidos, pues las células no solamente no eran de tipo plano,sinoquenoconstituían un recubrimiento continuode los capilares.Dehecho, tienen forma bastante insólita y por poseer pies han sido llamadas podocitos (véanse las figs. 24-8 y 24-9). El cuerpo celular de un podocito (que contiene su núcleo) está separado del capilar sobre el cual asienta, por lo que se llamó espacio subpodocítico (fig. 24-9),lleno, por supuesto, delfiltradoglomerular. Desde el cuerpo se extiendennumerosasprolongaciones citoplásmicas que llamaremos prolongaciones mayores (figs. 24-8 y 24-9), que siguen un trayecto bastanteparaleloal eje longitudinal o lacircunferencia del capilar (fig. 24-8), y en su mayor parte, también separados de dicho vaso fino por espacios (figs. 24-8 y 24-9). Los espacios están también llenos de filtrado glomerular y se continúan con el espacio glomerular propiamente dicho (como en la fig. 2410). De las prolongaciones mayores se extienden finas prolongaciones menores en disposición perfectamente ordenadas hasta los capilares (véanse las figs. 24-8 y 24-9). Las prolongaciones menores terminan en pedículos o pies (señalados en la fig. 24-9, y que se observan nítidamente en las figs. 24-8 y 24-10, pf). La "planta" de los pedículos o pies está firmemente colocada sobre la lámina rara externa de la membrana basal del capilar(fig. 24-10) ysigue SU curvatura (figs. 24-8 y24-9). Las prolongaciones menores y los pedículos que se interdigitan pueden
AI’AiIATO
o másprolongacionesmayoresdel derivardedos mismo podocito, o de dos o más células de este tipo (fig. 24-8). Hay datosdeque un podocito dado puedeenviar prolongaciones a doscapilares,pero en forma general, envían estos ”brazos” solamente a uno. Como podemos advertir en las figuras 24-8, 24-9 y particularmente en la 24-10, los pies interdigitados noentran en contactomutuoporqueentre ellos siempre hay hendiduras que tienen 20 a 30 nm de ancho y que han recibido el nombre de hendiduras de filtración. Conalgúnfijador especial, como el que se empleó para lograr la micrografía de la figura 24-10, puedeobservarsequetodahendidurade filtración está obturada por un diafrugnza propio de la hendidura a manera de un anaquel, de 5 a 7 nm de espesor, que cruza todo el hueco potencial entre los pedículos, en formamuysemejanteacomo el diafragma obtura la fenestra en el capilar fenestrado común, que aparece en sitios diferentes de los riñones. Este diafragma propio de la hendidura de filtración(fig. 24-10) tiene una zona centraldensa (visible en la fig. 24-10) la cualpresenta un engrosamiento axial que se extiende en la zona media de la membranade la hendidura, en un punto medio entre el pedículo en uno y otro lados.
Papel respectivo de las tres capas de la barrera filtrante del glomérulo
El endotelio glomerular está fenestrado y sus poros tienen hasta 100 nmdediámetro(figs. 24-9 y 24-10), y unos cuantos (si es que los hay), están obturados por diafragmas; por dichas razones el componente endotelial de la barrera sería incapaz de retener substancias de tamaño menor que los elementosfiguradosde la sangre y lasplaquetas. Por la causa expuesta constituye, una “criba“ para retener grandes componentes en partículas, esto es, mayores de 100 nm de diámetro, y también actúa como un prefiltro. Por las razones comentadas, debemos considerar a la membranabasal,aldiafragma de la hendidura de filtración entre los pies de podocitos, que está en la membrana basal, o a ambas estructuras, en lo que toca a sus características de permeabilidadque les permitiríanretenerlassubstancias macromoleculares, como las proteínas en el plasma. Reseña histórica de las investigaciones sobre el tamañodela barrera defiltraciónglomerular y otros factores que participan en la filtración. El tamaño de las moléculas de proteína se refleja en su peso molecular. Por tal razón, una forma de investigar las característicasdepermeabilidad delfiltroglomerular
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seriainyectarproteínadediversospesos moleculares en la corriente sanguinea de animales de experimentaclón, y después, con el microscoplo electrónico, detectarsi quedaron reten.idas por el filtro glomerular. Y S I se cumple estaúltima circunstancia, se descubredónde ocurrió tal hecho. Pero, para que este método sea VáIIdo, las proteínas deberán tener tamaño SUfiClente y ser identificadas en el mlcroscopio electrónico. A tal efecto puede utilizarse ferritina, porque es una proteína combinada con hlerro. Tiene peso molecular de 480 000, en promedio, y diámetro de 12.2 nm. Los estudlos han demostrado que es retenida por la membrana basal. El PeSO molecular de las proteinas en el plasma sanguíneo, en su mayor parte, es mucho menor que el de la ferrltlna. Por ejemplo, la albúminatienepesomolecular de 69 000, en tanto que las mmunoglobulinas tienen cifras de 1 6 0 o00 y las macroglobullnas llegan a pesar 930 000. Graham y Karnovsky emplearon un método hlstoquimico. Con el microscopioelectrónico ese métodoles permitió observar la magnitud de penetración de dos peroxidades diferentes (una con alto peso mOleCUlar Y otra con bajo peso) en la barrera de filtración. La peroxidasa con peso molecular de 40 O00 fue capaz de pasar por las tres capas de la barrera para llegar a los espaclos urinarios, pero la que tuvo peso de 160 000, después de pasar por elendotelio y lamembranabasal, quedóretenida en el diafragma de la hendldura de filtración. Ello demostró, en prlmer lugar, que no existe una barrera eficaz al paso de una proteína de peso molecularrelativamente bajo (40 O00 o menos), y en segundo lugar, que el diafragma de la hendidura de filtración puede retener una proteína con peso molecular de 1 6 0 000. Por medio de la ferritina se sabía ya que la propia membrana basal constltuye una barrera al paso de proteinas de elevado peso molecular. Cuando por una modlficación del mlsmo método hlstoquímico se estudió el paso de la catalasa, enzima de peso molecular de 240 000, se observó que había penetrado la membrana basal pero que había quedado retenida en los diafragmas de la hendidura de flltración. En esteestudiotambién se analizaron las concentracionesmenoresdeperoxidasa, de pesomolecular de 40 O00 (Venkatachalam y col.). Se advirtió que si bien la proteínapenetra en todo elespesor de la membrana basal, había gradientesde tinción, que sugirieronque seguramente ocurrió filtración, aunque en grado limitado. LOS resultados de estos estudios con trazadores indicaron que la membrana basal restringe el paso de substancias macromoleculares en límites muy amplios de pesos moleculares; que su efecto filtrante aumentaba con el tamaño molecular y que los diafragmas de la hendidura de filtración retenían o flltraban macromoléCUlaS de diámetro un POCO menor, que no eran filtradas ni retenidas Por la membrana basal. La peroxidasa, del tipo conmoléculas IO suficientementepequeñas para Pasar Por la membrana basal, tiene un diámetro eficaz de 6 nm, en tan10 que la peroxldasa con moléculas lo sufl-
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cienlemente grandes para quedar retenldas en los dlafragmas de hendldura de filtraclón. tlene un diámetro molecuiaf eficaz de 9 nm Por tal motivo, parecería que el diámetro del poro de los dlafragmas de la hendidura es de 6 a 9 nm. Sln embargo, no ha podido definirse el límite exacto del diámetro de las moléculas que pasan las barreraseficaces del flltroglomerular(membrana basal y diafragmas de la hendldura). Sln duda, en el sujeto normalcuandomenos un poco de proteína del plasmapasa elfiltroseñalado,ypor las razones expuestas, no se sabe el sitio en que el flltro rellene la albúmlna,importantisimaproteínaplasmática.con peso molecular de 69 000, que pasa a la orlna en algunas nefropatias comunes. Antes de seguir adelante debemos señalar que en los experimentos descrltos hubo que extraer tejldo y fljarlo con el método común y adecuado para el estudio con mcroscopio electrónico. En sigulente lugar, la obtención y proliferación de las especies de ratasmutantes (la especie Munch-Wistar menclonada) en la que los glomérulos están aldescublerto en la superficierenal,no sólo permitleron las mediciones directas del flujo sanguíneo en los Capilares glomerulares y facllitaron la Identificación de factores que las modiftcaban, sino también permitieron la fljación casi Instantánea de los glomérulos en los experlmentos. Eso se logró, por ejemplo. al colocar un poco de gluteraldehído en los glomérulos funcionales en anlmales vivos. Ryan y col. aprovecharon tal propiedad para estudlar la permeabilidad del flltro glomerular a algunas macromoléculas que más tarde pudieron observarse con el microscopio electrónico La primera observación importante fue que el grado de penetración de la barrera por parte de los trazadores macromoleculares usados en losexperimentosprevios, no era el mismo que en los experimentos orlginales, en los cuales no se hizo la fijacióninstantánea. Por tal causa, en eltejldo seguramente había ocurrido una penetraclón Importante del filtro glomerular, por parte de macromoléculas de muy diversos pesos moleculares, después de que cesara la circulación y antes que el fijador penetrara en la preza de estudlo. Después otros experimentos Indicaron que la barrera glomerular constituye un ek3?lentO restrictivo mucho m& eftcaz, si la circulación glomerular funciona normalmente, lo cual sugiere que la eficaciaaetalbarrera dependedesangreque fluye muy adecuadamente en su SUperfiCie interna. En slgulente término, la molécula dealbúmina tiene peso molecular de 69 O00 y su diámetro eflcaz es de 7 1 nm. Blatt y col señalaron que en ausencia de otras proteinas de peso molecular mayor las moléculas de albúmlna pasanfácllmenteporunfiltroconunporode 1 1 nm de dtámetro. Además, demostraron que la mezcla de albúmlna con moléculasdeproteínas más grandes, dismlnuyó extraordlnariamente el paso de las moléculas de albúmtna a tra.vés del filtro. Por supuesto, tal observación sugiere la posibilidad de que si bien las macromoléculas dealbúminason lo suficientemente pequeñaspara pasar por la barrera de flltración glome-
rular, en el Individuo sano ycon el flulonormalde sangre por los capllaresglomerulares los orlflclos por donde podrían pasar estarían ocultos por macromoléculas de tamaño mayor. presentes en el plasma. Una concluslóngeneral es ‘que en la clrculaciónnormal los poros que permltlrían el paso de albúmina, están ocupados por macromoieculas de mayor tamaño. Otro factor que al parecer Interviene del dlárnetrc de las macromoléculas que pasan por el filtro, es la carga elecfrostática que poseen. Por elemplo. la albúmlna es pollanlónlca, y portalmotlvopodria ser retenida por cargas negatlvas en el flltro a través del cual pasaria. Ryan y col. señalaron que las cargas negatlvas estarían particularmente en la cublerta celular de las prolongaciones de los ples de podocltos, y en los dlafragmas de hendidura de la porclón epttelial de la barrera de flltraclón.
Resumen. Lo dichopermitededucir que las características de permeabilidad de la barrera glomerular dependen en primer término de que constituya parte de un glómerulo funcional. Además del diámetro del poro, existen otros factores que rigen el paso de un tipo dado de macromolécula; v . gr.: 1 ) si estetipoparticular se acompañadeotrode mayortamaño,y 2) el número y tipos de cargas electrostáticasque posee lamacromoléculaseñalada. Complejosantígeno-anticuerpo.Surgeunapregunta: ¿por qué losfiltrosglomerulares no quedan obturadospermanentemente o dañados en sufunción, cuando retengan macromoléculas y otras partículasdemasiadograndes,comoparapasarpor ellos? Cabe mencionar que los complejos de antígeno-anticuerpoque se forman en otras partes de la corrientesanguínea o que llegan a ella pueden ser retenidos por el filtro glomerular y formar depósitos irregulares por debajo de los pies de podocitos, en tanto que los últimos quedan alojados en la membrana basal. Es importante advertir que sólo en raras ocasiones el componente de anticuerpo de est o s complejos esté dirigido contra algún componente de la propia membrana basal. Por lo regular, los complejosque se formanenotrossitios,quedan atrapados en el filtro glomerular para pasar a través del mismo. Sin embargo, loscomplejosantígenoanticuerpo pueden activar el sistema de complemento, que a su vez atraería polimorfonucleares al sitio de interacción, y la actividad lisosómica de los polimorfonucleares podría lesionar el glomérulo. (Debemosmencionartambiénque existe un tipomenos comúndedañoglomerularporanticuerpos dirigidos contra antígenos de la propia membrana basal, y en consecuencia,corresponderíaaunareacción autoinmunitaria. El sistema de complemento puede
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de los túbulosproximalesposeeun borde estriado (lámina 24-1). Células epiteliales de los túbulos sinuosos proximales. Estas células son más anchas en su base, en TUBULO SINUOSO PROXIMAL el sitio en que están sobre la membrana basal, que El túbulo sinuoso proximal tiene 1 4 nm de longi- en sus bordes libres que sobresalen en la luz del tútud y un diámetro global de 60 p m . Su parte inicial bulo. En preparaciones satisfactorias se advierte un cada célula queproviene del glomérulo, es lo suficientemente borde estriado en la superficie libre de angosta y recta en algunas especies como para cons- (lámina 24-1). No pueden observarse con nitidez los tituir un cuello para el túbulo. Sin embargo, en el límites entre células vecinas, porque muestran interEn tejidofifadoinmediatahombre, dicha porción difiere poco del resto del tú- digitacionesextensas. bulo proximal. Los túbulos sinuosos proximales si- mente después de la muerte y bien teñido, la imagen guen un trayecto flexuoso y en asas en las vecindad de los túbulos proximales varía entre dos extremos. inmediatade los corpúsculosrenalesde los cuales En uno de ellos, el epitelio es bajo y la luz es ancha provienen (fig. 24-1). Después penetran en los rayos y redondeada; en el otro, el epitelio es alto y la luz Estos aspectosopuestos (y medulares (fig. 24-2) y descienden en ellos en la for- pequeñaytriangular. ma de zonas superiores gruesas de la rama descentambién los intermedios) son atribuibles a dos factodente del asadeHenle. La ramadescendente pe- res: 1)el estado de actividad funcional de las células netra en la médula y la recorre en tramos diferentes epiteliales del túbulo, y 2) el grado de distensión del antes de devolverse en la forma de rama ascendente túbulo por el filtradoglomerular; esteúltimo fac(fig.24-2). tor es modificado por la producción excesiva o poca El carácter del túbulo sinuoso proximal no cam- del filtrado, por parte del glomérulo. Se piensa que un epitelio bajo y una luz ancha y redonda son los bia demasiado cuando constituye la primera parte en exceso. de la rama descendente del asa de Henle. Sólo cuan- signos de la producción de filtrado do se adelgaza cambiará su carácteryfunciones. El núcleo de las células de los túbulos proximales Por lasrazonesexpuestas, el segmentogrueso del está situado hacia la base de la célula. asa descendente de Henle, aunque es recto, posee el LOS túbulos proximales están dentro de una mismocaráctery tal vez ejecutalasmismas fun- membrana basal importante, que con la técnica de ciones que la zona sinuosa del propio túbulo, y de ácido peryódico queda demostrada nítidamente (lámina 24-1). este modo, debe ser considerado como parte del túbulo proximal. La superficie de la célula que está enfrente de la luz del túbulo, está cubierta por finas microvellosiMétodos para identificar y estudiar dades de 1p,m de largo, en muchos aspectos semecon el microscopio fotonico jantes a las de las células de recubrimiento de la mulos túbulos sinuosos cosa del intestino delgado (fig. 24-11, derecha y un proximales poco pordebajo de la zona media); porsupuesto Podemos agruparlos en lassiguientescategorías: comprenden el borde estriado que se observa con el 1)en su mayor parte, los túbulos proximales se ob- microscopio fotónico, en la lámina 24-1. Coexisten servan en la corteza, en formadeestructuras sec- con gran cantidad de material de recubrimiento cecionadas de modo oblicuo a través de tuvos curvos lular, al grado de que el borde muestra positividad (lámina 24-1). 2) Los cortes oblicuos y transversales en la tinción con ácido peryódico (lámina 24-1). Las de 10s túbulosproximalesconstituyen el principal microvellosidades son muy abundantes y aumentan componente visible en un corte de la corteza renal en grado extraordinario en la superficie, de tal mo(lámina 24-l), y por tal razón constituyen elÚnico do que es asombroSa el área total con que cuentan componente que aparece entre losglomérulosmás los túbulos proximales de ambos riñones. externos y la cápsula del riñón. 3) Las células de los túbulos proximales se alteran con gran rapidez en la Mecanismos de resorción degeneración post mortem. Sin embargo, aunque la fijación no se haya hecho con rapidez, su citoplasResorción de sodio y agua. Los túbulos proximama es más acidófilo y más granuloso que el de otros les resorben 85% del agua y del sodio que por ellos tipos de túbulos. Por eso, los túbulos proximales no pasan. Ello depende de la accióndedostiposde ~ 6 1 0son 10s más numerosos en la corteza del riñón, bombadesodio(uno de los tipos, la bomba de sino también los que tienen el color más rosa (lámisodio-potasio se describió en lapág.123),que na 24-1). 4) Por último, en su superficie libre de célula muestran actividad particular en las regiones lateraser activado por este tipo de reacción, y se presentaría una enfermedad inflamatoria.)
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO Fig. 24-11. Micrografía electrónica ( X 7 100) de la corteza del riñón de rata. Enel cuadrante superior izquierdo está untúbulo discon su luz angosta. También tal (D) se observan partes de algunos túbulos proximales (P) particularmente en el cuadranteinferior derecho. Los capilares (Cap) aparecen en los espacios entre los túbulos. Obsérvense las rnicrovellosidades que cubren el túbuloproximal en la derecha, un poco por debajo de la parte central, y las abundantes mitocondrias en las partes más basales de las células. (Por cortesía de E. Rau.)
lesdela membrana celular. Tales bombas expulsan los iones de sodioa los espaciosintercelulares que están en los lados y lasbasesde lascélulasepiteliales. Los iones de sodio expulsados a dichos espacios se acumulan enel líquido tisularde lossitios mencionados y juntocon los iones de cloruro que son arrastrados pasivamente con ellos extraen agua en forma osmótica desde el citoplasma de las células epiteliales, principalmente desus zonas basales. Sin embargo, el agua no se acumula en los espaciosintercelulares, porque pasa continuamente a los capilares que forman una red abundante en esta región. Por todoellolaresorciónimportantísimade iones de sodio y aguaque ocurre en estaporción de la nefronaesatribuiblea la acción delas bombasde sodio.
El funcionamiento de las bombas señaladas exige consumo notable de energía. Por tal razón, no debe sorprender que las mitocondrias sean largas y abundantes enel citoplasma en la base de dichas células (fig. 24-12). Para que exista suficiente membrana celularpara el"bombeo" eficaz, la membrana enla base detalescélulas cuenta también con numerosas invaginaciones (fig. 24-12). Sin embargo, gran parte de lasinvaginaciones provienendelas membranas del borde lateral decélulas vecinas (en los túbulos proximales y distales), queseinterdigitande manera compleja, de tal modo que los lados de tales células quedan dispuestos en muchos rebordes y surcos. Además, cerca de l a base de las células las invaginaciones de la membrana lateral y basal dividen la cara basal detalescélulasen estructuras que semejan
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raíces y que han sido llamadas prolongaciones basales. Son tan extensas, que las prolongaciones basales de células contiguas pueden mostrar cierto grado de interdigitación. Por las razones señaladas, la prolongación basal que un corte podría pertenecer a la célula cuyo citoplasma rodea, en realidad pertenece a una célula vecina. Resorción de glucosa y aminoácidos. En las células funcionan transportes de mecanismo activos que se señalan con detalle en los textos de bioquímica y que resorben muchas substancias útiles. Sin embargo, la resorcióndeproteínasentrañaconsideraciones histológicas que describiremos en breve. Resorción de proteínas. Las proteínas plasmáticas en cantidades abundantes salen a través de los glomérulos cada 24 horas, pero son resorbidas normalmente por el túbuloproximal. Las proteínasse absorben en la superficie libre por acción de la pinocitosis, esto es, por medio de pequeñas vesículas membranosas que contienen proteína y que son aisladas y segregadas de la membrana celular entre las microvellosidades. Las vesículasllenas de proteína pasan al citoplasma, donde se fusionan con los lisosomas, y las enzimas lisosómicas digieren la proteína y los productos de la digestión que son los aminoácidos, pasan de nuevo al citoplasma.
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que-en el trayecto de las asas seguramente se resorbía agua, de Io que resultaba que el sodio y el cloruro se concentraban más a medida que el líquido pasaba por dtchos túbulos; en consecuencia, el líquido que llegaba a los túbulos distales era hipertónico, como cabría deducir. Sin embargo, se observó que el líquido que llegaba al túbulo distal incluso tenía rnencr presión osmótica que el que salía de los túbulos proximales. Antes de describir lo que ocurre en el asa de Henle, estudiaremossomeramente los fenómenos que se observan en los túbulos distal y colectores. A medida que pasa el líquido por el túbulo sinuoso distal, se resorbe más agua que sales de su contenido, de tal modo que el líquido recupera allí su isotonía. La resorción de líquido en los túbulos sinuosos distales y en los colectores es regulada por la hormona antidiurética, secretada por el lóbulo posterior de la hipófisis. Si se elimina la hipófisis, no ocurre dicha resorción, y el sujeto expulsa enormes cantidades de orina diluida, fenómeno que se explicará en relación con la diabetes insípida en el siguiente capítulo. El líquido se vuelve de nuevoisotónico en eltúbulo dlstal, por ello el acto de la conceotración de orina que hace que se vuelva finalmente hipertónico debe Ilevarse a cabo al pasar dicho líquido por los túbulos colectores. Para explicar lo anterior, indicaremos lo que sucede en las asas de Henle, pues todo lo que ocurra en tales estructuras es la causa indirecta de los fenómenos que surjan en los túbulos colectores.
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La acclón de las asas de Henle es crear un medic h / perisnics en el líquido tlsular que las rodea. de tal modo que los túbulos colectores que pasan por drcho medio (consultar la fig.24-2) tendrán que extraer agua del mteflor de las asas para llevarla al líquldo tisular veclno. Esta agua adicional en su momento pasa a los capilares y esdevueltaa la circulación. Es más fácildescribir lo que ocurre en el asa Henle si comenzamos a exponer lo que sucede al retornar el líquido a la rama ascendente del asa. Las células que recubren las ramas ascendentes permiten que salga el sodio del líquldo en la luz y pase al líquido tlsular quebañaaambasramasascendentey descendente. Además, las paredes de las ramas ascendentes devuelven el agua a la luz. En consecuencla, el líquido dentro de la rama ascendente (dado que pierde sodlo y con éI cloro) se vuelve cada vez más hipotónlco al ascenderaltúbulo contorneado dlstal: por tal razón el que llega a este últlmo túbulo es hlpotónico; sin embargo, el fenómeno que ocurre en el túbulo ascendente tlene otro efecto más Importante El liquido tisular en la región v e c m se vueive hipertónico. porque la ramaascendente del asa de Henle aporta sodio al líquido tlsular, pero al mlsmo tiempo retiene agua. Las paredesdelaramadescendentefina de las asas de Henle, a diferencia de las ascendentes, permiten que salga agua de su interior y que llegue al líquido tisular. La cantidad adlclonal de cloruro de sodlo en este líquldo tisular arrastra agua del líquldo que está en la rama descendentedel asa de Henley por lo mlsmo el liquido en esta últlma asa se vuelve cada vez más hlpertónico al acercarse y alcanzar elpunto más bajodelasa. Sln embargo, como hemosseñalado,a medida que comienza de nuevo el liquido a ascender, las células del túbulo expulsan sodio, y por esta razón. el líquido primeramente se vuelve isotómco y después, al acercarse al túbulo proximal, este líquldo se vuelve hlpotónlco Estos procesos complejos en las finas ramas del asa de Henley en partlcular en asas de nefronas que comienzan en los glomérulos yuxtamedulares (cuyas asas descienden en plano muy profundo hacla el vértlce de la pirámlde medular) tienen por objeto hacer más Sallno (hipertónlco) el liquldo tlsular vecino que los rodea en la zona de la pirámidemedular, que se dlrrge al vértice Los túbulos colectores pasan por este medlo hlpertónlco (véase lafrg. 24-2)y por tal razón, el líquido tlsular hipertónlcoarrastra aguapor mecanismos osmótlcos, desde el liquido que era rsotónlco, a la luz de los túbulos colectores. Así pues, cuando el liqurdo de los túbulos colectores ha pasado ya a través de la reglón hlpertónica señaladatambien se ha vuelto hipertónico. Por los túbulos eso la orina que llega a la pelvls renal por colectores es hipertónica. La hormona antldlurética, al actuar en los túbulos contorneados distales, controla la permeabilidad de las células de los túbulos colectores. En consecuencia, Influye en la magnrtud y el grado con que permite al líquido tisular hlpertónrco arrastrar agua a través de sus paredes, para llevarla al líquldo tisular.
Todas las asascapilaresde esta zona contlencri sangre que ha pasado por los glomérulos(fig, 24-15), Conformeel líquldo hemático pasapor los capilares (flg. 24-15) hacla el extremo de la pirámide, adqulere sodlo, pero al pasar de nuevo por la corteza la pierde, con lo cualreproduce en mayor o menorgrado,esto es,repite, lo que Ocurre en las ramasdescendentey ascendentedel asa de Henle. señala con mayor deEn los textos de fislologia se talle el llamado mecanismo de contracorriente, y en estos párrafos lo único que Intentamos es presentar algunos datos básicos que sean útiles para asimllar la información flslológica más detallada.
Aspectomicroscópicode las asas de Henle. Las asassoncortas o largas. La mayorpartede las nefronas que se extienden desde los glomérulos en la zonamásextremade la corteza,poseeasascortas que no cruzan por grandes distancias en la médula; la razón de lo expuesto tal vez sea que fueron las ú1timasnefronas en surgir y sus asastuvieron que acomodarse por sí mismas en el espacio disponible. Las nefronasquesurgen del glomérulocercade la médula, esto es, los glomérulos yuxtamedulures tienen asaslargasquepenetran en grandes tramos hacia el vértice de la médula (fig. 24-21, La primera parte del asa descendente es l a continuación recta del túbulo sinuoso proximal (fig. 241). Al penetrar en la médula subyacente, su calibre interior se angosta en una forma casi repentina y las células de sus paredes se vuelven planas (figs. 7-4 y 24-2). De allí en adelante se conoce al túbulo como segmentofino de la ruma descendentedelasa de Henle. Los segmentos finos de las nefronas que provienen de los glomérulos yuxtamedulares son muchomás largasque las correspondientesa los glomérulos en la parte más externade la corteza (fig. 24-2). El aspecto de un asa fina de Henle e5 tan semejante al de un gran capilar, que el estudiante tal vez no diferencie estos túbulos en la médula, de los capilares quecorrenentre ellos (fig.24-13). Los túbulos son más anchosque los capilares,perotambién pueden sufrir colapso parcial. El núcleo de las células planas de los túbulos está dispuesto un poco más cerca de las células endoteliales de los capilares. La presencia deeritrocitos en los capilarestambién puede ser útil para identificarlos, pero la confusión puede ser mayor si surgen artefactos que desplacen a estas células hemáticas y, las lleven al interior de los túbulos. En el caso de las asas largas, la primera porción de la rama ascendente puede ser semejante a la parte fina de la descedente; sin embargo, esta característica prontodesaparece,en la ramaascendente,
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paraque surja un túbulomás anchocon paredes más gruesas quese conocecomo segmentogrueso de la rama ascendente del asa de Henle (fig. 24-13B). El carácter del segmento grueso es muy semejante al del túbulo distal que describiremos. En el caso delas nefronas con asa corta de Henle, el epitelio puede cambiar el tipo plano fino al tipo grueso, incluso antes quela nefrona se haya curvado en la forma de asa y comience la rama ascendente. Munkatsi yPalkovitsaportarondatos deque la capacidad de losanimalesparavivir enel desierto guarda relacióncon el grado de desarrollo desus nefronas yuxtamedulares con asas largas y finas de Henle. Cuanto más desarrolladas lo estén y por supuesto,lo están perfectamente en lasratas del desierto, tendrán mayor capacidad de conservar agua.
TUBULO SINUOSO DISTAL
El segmentogrueso del asaascendente de Henle, como señalamos, vuelve a laraízdel glomérulo del cual se originó la nefrona, y en este sitio la parte de su pared que se pone en contacto con la raíz glomerular posee un sinnúmero de núcleos y forma una zonagruesaquese conocecomo mácula densa (fig. 24-5 ylámina 24-1). Algunasautoridades definen el tzíbulo sinuoso distal como la parte dela nefrona quevadesde la mácula densa al túbulo colector. Sin embarqo, casi todosclasifican la ramaascendente gruesadel asa deHenle comopartedelmismo. Los túbulos contorneados distalesdifierendelos proximales en varios aspectos: 1) No sontan largos, y en consecuencia, los corFig. 24-13. A) Microfotografía deuna parte de un túbulo cotes transversales y oblicuos de ellos no aparecen frecuentementealseccionar la corteza renal (lámina lector dela médula del riñón de mono en corte longitudinal. A la izquierda del túbulo existe una porción fina de un asa de 24-1). Henle. B) Aspecto deltúbulo colector, en un corte transversal 2 ) Su diámetro no estan grande,perodadoque (flecha larga dela zona media a la izquierda) de la médula del rilas células de su pared suelen ser de menor altura, la ñ6n del perro. Obsérvense tambiénlaspartesfina y gruesade la luztiende aser más amplia(lámina 24-1). paredde las asas de Henle (ambas partes del asaestánindicadas 3) Lascélulasdesusparedesson menores, y en por flechas enla mitad inferior derecha). consecuencia, enel corte transversal por un túbulo distal se advertiránmuchosmásnúcleos que enel A semejanza de los túbulos proximales, los distacorte del túbulo proximal (lámina 24-1). 4) Lascélulasdesusparedes no tienen borde les tienenuna membrana basal importante que los rodea (lámina24-1). estriado ensu cara libre, y el citoplasma no es tan Estructura fina y relación con la función. La suacidófilo(lámina24-1). 5) Los bordes entre células contiguas no muestran perficieluminaltieneunascuantasmicrovellosidainterdigitaciones tan extensas como las que se obser- des (fig. 24-110). La zona basal de la célula muestra la membranamucho más devan enlas células delos túbulos proximales, y por invaginaciones de talrazón, es posibleidentificarcon mayor nitidez sarrolladas que en las células de los túbulosproximales; éstas dividenen forma más o menos precisa los bordes celulares, que en los túbulos proximales.
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la parte del citoplasmaenprolongacionesbasales que contienen grandes y largas mitocondrias. En este sitio también el sodio sale de las células tubulares y pasa al líquido tisular. Como hemos señalado, la extracción de agua desde el túbulo es regulada por la hormona antidiurética de la neurohipófisis. OTRAS CARACTERISTICAS DE LOS RIÑONES
sea siempre normal, de tal modo que a veces aparecen cilindros en el interior de los túbulos renales. Tejido conectivo de los riñones. Cada riñón está cubierto por una fina cúpsulatranslzícida de tejido conectivofibroso,y la substanciaintercelular es sobretodocolágena,aunquepuedetambiénhaber unascuantasfibraselásticas. En el sujetosano la cápsula es lisa ybrillante,y el autopsiapuede desprenderse fácilmente de la corteza. En algunos tipos de nefropatía se forma en el interior de la corteza tejido conectivofibrosoque se extiendepor la cápsula hasta unirla firmemente al órgano. En estas situaciones, es difícil desprender la cápsula del riñón, y esto se advierte en la autopsia como signo de trastorno en la víscera. La membrana basal querodea los túbulosestá sostenida en su cara externa por fibras reticulares finas. En los vasos de mayor calibre del riñón aparecen fibras de tejido conectivo más importantes; sin embargo, el tejido conectivo fibroso del parénquima renal (excepto entre los conductos de Bellini en la papila, donde aparece un poco de tejido conectivo) es muy escaso. El incremento de dicho tejido en el riñón es signo de enfermedad pasada y en sí puede ser unelementoqueinterfieraen la función, al impedir la difusión.
Túbulos colectores. No son parte de las nefronas, aunque también absorben agua bajo el influjo de la hormona antidiurética. Comprenden unsistemade conductos de drenaje por los cuales viaja la orina y llega a los túbulos distales, y a su vez es conducida a las papilas medulares para ser vaciada en los cálices del ureter (figs. 24-1 y 24-2). Los túbulos colectores forman un sistema ramificado, y los de mayor calibre y tamaño se conocen como conductos de Bellini. En la zona apical de la pirámide medular se les observa fácilmente, sitio en el que desembocan a través de la papila. Son grandesconductoscon orificios ampliosdeparedes gruesas, integradas por células pálidas de tipo cilíndrico alto. A diferencia de las células que componen las paredes de los túbulos de la nefrona, se observan con toda nitidez en los cortes comunes, los bordes CIRCULACION SANGUINEA entre las células de conductos de Bellini ytúbulos colectores menores que desembocan en ellos. El ci- POR LOS RIÑONES toplasma pálido de estas células se muestra en la fiCada riñón cuenta con una arteria renal, gran vagura 24-13. Con el microscopio electrónico se advierte so que sale de la aorta, de tal forma que la víscera te quelas células de los túbuloscolectoresposeen encuestión recibe un granvolumendesangre. La sólo invaginaciones poco profundas de la membraarteria renal se divide cerca del hilio en dos grandes na, en su base. En la médula los conductos de Bellini se ramifican ramas, y de ellas nacen cinco arterias terminales que en ángulo muy agudo (fig. 24-2). Surgen varias "ge- reciben el nombrede segmentarias; cadaunade ellas se distribuye en una zona particular del riñón. neraciones" de ramas para aportar un número suficiente de conductos colectores para cada rayo me- De las cincoarteriassegmentariasnacenotrasradular. En los rayos los conductos emiten ramas late- mas que ascienden a la corteza, en la forma de arterales que siguen un trayecto pequeño y arqueado o rias interlobulares (fig. 24-14). Arteriasarqueadas.Algunasde las arteriasincurvo, antes de continuarse con el final del túbulo terlobulares se dividenenramasprincipales al assinuoso distal (fig. 24-1). Cada nefrona cuenta con un túbulo colector indi- cenderenlascolumnasdeBertin,perocasitodas vidual, pero varios de estos túbulos arqueados ini- ellas se fraccionan cuando casi han llegado al borde corticomedular. En tal sitio salen ramas con ángulos cialmentedesembocan en unsolotúbulocolector amplios y en todas las direcciones, pero más bien en recto. Por tal razón, no hay tantos túbulos colectoel mismo plano. Tales ramas principales de las arteres rectos como nefronas en el riñón. Cilindros. Cuando se usa este término para seña- rias interlobulares se curvan sobre la base de las pital razón,sellamanarlar a los riñones, denota restos celulares impactados rámidesmedulares,ypor o proteína coagulada en la luz de las zonas más dis- queadas (fig. 24-14). No hay continuidad entre las tales de las nefronas y los túbulos colectores. Los ci- ramas de árboles vecinos y por consiguiente, tampoco la hay entre las arterias arqueadas que nacen lindrosno se observanen el riñónperfectamente delasarteriasinterlobularesadyacentes. En otras normal, pero el material obtenido en la autopsia y empleado en la enseñanza de la histología tal vez no palabras,no existen anatomosisentrelasarterias
APARATO URINARIO arterla interlobulares, por medio de las arterias arqueadas (fig. 24-14). Por el motivoexpuesto, si seobtura una arteria interlobular con un trombo, el segmento piramidal de tejido renal sufre necrosis (la zona que recibesangre por medio de las arterias arqueadas, de la arteria interlobular particular); tal zona de tejido necrótico recibe el nombre de infarto. Arteriasinterlobulillares. Las arteriasarqueadas emiten ramas que ascienden en la corteza (fig. 2414) y que transcurren entre los lobulillos, razón por la cualreciben el nombrede interlobulillares. Establecen el límite entre los lobulillos y alternan con rayos medulares que forman el núcleo central de los lobulillos (fig. 24-14). Las arterias interlobulillares emiten ramas con ángulosmuyampliosentodos sus lados.Inmediatamente penetran en el parénquima de los lobulillos vecinos (laberinto cortical), y por esta razón, reciben el nombre de intralobulillares (fig. 24-15). Estas arterias dan origen a los vasos aferentes de los glomérulos;sinembargo,lasramasterminalesde las arterias interlobulillares continúan hasta la cápsula, para llevar sangre a su lecho capilar. Riego sanguíneo de los lechos capilares de la corteza y la médula. Las arteriolas eferentes de los glomérulos en varias partes de la corteza llevan sangre a diferentes lechos capilares. Como podemos advertir en la figura 24-15 que se basa en el estudio de Morison, las arteriolas eferentes de glomérulos en la parte más externa de la corteza (fig. 24-15) vacían s u sangre en los lechos capilares que rodean los túbulos proximal y distal, en la corteza. Los glomérulos un poco más profundos en la corteza contribuyen al lecho capilar de esta última, pero también a los vasos "capilariformes" largos y rectos que descienden en la médula, y reciben el nombre de arteriolas rectasfalsas (arteriole rectae spuriae) por razonesqueseñalaremosmásadelante. Los vasos eferentes de los glomérulos más profundos en la corteza, algunos de los cuales están por debajo del nivel de las arterias arqueadas, llevan la mayor parte de su sangre (o toda), a través de las arteriolas rectas falsas (fig. 24-15). El retorno de la sangre desde los lechos capilares de la corteza y la médula se muestran en el lado derecho de la figura 24-15. En términos generales, las venascorrespondena las arteriasdescritas.Debemos señalar que en la superficie del riñón surgen finas venas desde los lechos capilares de la cápsula y la ZOM superficial de la corteza para converger en las venas interlobulillares; dado que las ramas terminales señaladas están dispuestas en forma radiada desde los extremosde las venasinterlobulillares, han recibido el nombre de uenas estrelladas (fig. 24-15).
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arterla
arteria Interlobular
/
arteria arclforme
\ ureter
plrámlde
Fig. 24-14. Esquemaqueseñala
el riego arterial del riñón, simplificado en áreas de la claridad.
Las arteriolas rectas espurias que llevan sangre a los lechos capilares de la médula, la reciben de los vasos eferentes de. los glomérulos en la zona má profunda de la corteza(fig. 24-15), y por talrazón,todalasangre que llega a los lechos capilares de la médula, a semejanza de los correspondientes a la corteza, ha pasado por lo glomérulos. Sin embargo, en determinadas épocas se ha rebatido este concepto y se ha afirmado que lasarteriolasnacen directamente de las arteriasarqueadas y las interlobulillares, para pasar directamente a los lechos capilares de la médula. Para diferenciar a las arterias señaladas, de las rectas falsas, han sido denominadas arteriolas rectas verdaderas (arteriola rectae verae). De existir, significaría que la médula recibe un poco de sangre que no ha pasado por los glornérulos. Sin embargo, casi todos los histólogos consideran que no existe un número suficiente de estos vasos como paratenerimportanciafuncional, y la opinióngeneral es que, con fines prácticos, la sangre de los lechos capilares de la médula ha pasado por los glomérulos. Es posible que los lechos capilares de la corteza reciban una cantidad pequeña de sangre que no ha pasado por los glomérulos, a través de ramas de arteriolas aferentes conocidas como de Ludwig. Las dos circulaciones del riiión. En la Segunda GuerraMundialmuy diversaspersonasquedaronenterradas parcialmente por escombros de edificios destruidos por bombardeos. En algunos casos, los que habían sufrido aplastamiento de ambas piernas dejaban de excretar orina. AI cabo de varios días muchas victimas fallecieron después de un lapso breve de recuperación aparente, no por sus lesiones primarias sino por insuficiencia renal. EstetrastornG conocido como síndrome de aplastamiento hizo que Trueta, un cirujano espa-
ñol, investrgara la forma en que se alteraba lavia se- efecto principal se ejercía en los dos terclos perlférlcos gulda por la sangre por el rlñón, en el estado conocido como choque. Para entender el concepto anterlor, el estudiante debe revlsar la figura 24-15, que señala que los vasos eferentes de los glomérulos en la zona más externa de la corteza(señaladas por los números 1 y 2), vacían su contenidoenel lecho capilar del labermto cortlcal, en tanto que los de los glomérulos cerca del borde de la médula que Trueta callficó de glomérulos yuxtarnedulares (señalados con los números tres y cuatro). la vacían c a s por completo en las arteriolasrectasespurlas o falsasquellevansangrea los lechoscapilaresde la médula (no hay Interrupción entre los lechos capdares de corteza y médula) (fig. 24-15). Además, los glomérulos yuxtamedulares son de mayor tamaño que los que están cerca de la superficie del riñón, y como se ha señalado, el Interior de sus vasos eferentes puede ser de mayor tamaño que el de los vasos aferentes. Trueta y colaboradoresobservaron que las leslones graves por aplastamlento de los mlernbros origlnaba un espamoreflejode algunos vasos de los riñones. El
de las arterias lnterlobulillares que mostraban constricción. Otro factor que tenía un efecto muy slmllar al del espasmo de estos vasos la pérdida de plasma del aparato circulatorlo, pues el volumen del líquido en dicho aparato constituye un factor Importante para conservar abiertos los vasos sanguíneos. Sobre tal base, es más fácll vlsuallzar que el espasmo en las arterlas más finas del riñón y la falta de líquido en el aparato circulatorio que ocurre en el choque no tratado, pueden hacer que las arteriolas de menor callbre queden colapsadas, con lo cual se trastornará la función del telldo renal o Incluso puede llevar a la muerte. El máxlmo efecto se ejercería en la arterlas de máxlmo callbre, y por esta razón, los trastornos de la clrculaclón alcanzarían su máximo gradoen la perlferiadeluñón. Por lacausa expuesta pueden surglr estados en que es poslble que la sangre slga circulando por los glomerulosyuxtamedularesen tanto cesa de circular por los glomérulos de la zona externa del rlñón. En esta sltuaclón, la zona más externa de la corteza queda relatlvamente pálida y exangüe. De este modo, toda la sangre que circula por el riñón pasa por los glornérulos más profundos (los yuxtamedulares), y dado que los vasos eferentes de ellos desembocan casi por completo en las arteriolas rectas espurias, la sangredesdeestos últirnos es conducidahasta los lechos capllares de la médula y no a los de la corteza. Por todo Io expuesto, los túbulos slnuosos proximaly distal carecerían de sangre, o S I la tienen, es muy poca. De ser grave la sltuación señalada, origlnaría insuflciencla renal, y con ello la muerte.
LINFATICOS DE LOS RIÑONES Pierce observó que los Gnicos linfáticos de los riñones eran los que acompañaban los vasos sanguíneos, y que los plexos periarteriales eran más ricos enlinfáticosque los perivenosos. Los linfáticosde los plexos pudieron identificarse desde l a arteria y la venarenales,a lo largode los vasosinterlobular, arciformeeinterlobulillar,hasta la cápsula del riñón,sitio en quecomunicabancon los linfáticos capsulares. Sin embargo, al parecer, no penetraban en el parénquima desde los vasos señalados. En 10s linfáticos de mayor calibre en el hilio del riñón se identificaronválvulas. Rawson estudió los linfáticos de un riñón invadido por célulascancerosas y utilizó la presencia de estas últimas para hacer un mapa de los linfáticos, pues se sabe que las células neoplásicas se diseminan fácilmenteporloslinfáticos. En términosgenerales observó linfáticos en los sitios descritos por Pierce, pero también obtuvo datos de la presencia de algunos capilares linfáticos que comenzaban por debajo medular, y Fig. 24-15. Esquema queseñala el riego a los lechos capilares delepiteliodelextremodelapirámide de la corteza y la médula. (Modificado de Morison, D.M.: Am. que se extendían hacia la base de tal pirámide, sitio en el cual vaciaban su contenido en los linfáticos en J. Anat., 37:53. 1926.)
APARATO URlNARlO
relación con los vasos arciformes. Sin embargo, en el parénquima de la corteza no identificó linfáticos. DESARROLLO POSNATAL Y CRECIMIENTO DE LASNEFRONAS
El crecimiento del riñón en los comienzos de la vida posnatal se ha investigado de modo más extenso enla rata que en cualquier otra especie, ypor consiguiente, casi la mayor parte de la información queseñalamos se obtuvo de estudios en esos mismos animales. En promedio, sólo la tercera parte de los glomérulos del adulto están presentes desde el nacimiento. Dichasestructurassiguenformándosedurante tres meses o más después del nacimiento, pero la mayor parte se forma en las primeras tres o cuatro semanas. Los glomérulos que se forman en primer lugar están en la región cercana a la médula; muchos de ellos sufren atrofia fisiológica desaparecen y (Hartroft). Sin embargo, en algunos casos persisten los vasosaferenteyeferente,y se fusionanhasta constituir unas cuantas arteriolas rectas verdaderas. Los glomérulos más viejos, que también son los de mayor tamaño, están cerca de los vasos arciformes. Al nacimiento, la parte exterior de la cortezaestá indiferenciada, y en dicho sitio de forman las nuevasnefronasysuscorpúsculos en el periodo postnatal. El túbulodecadanefronanuevaqueda conectadoalsistemadeconductos. Las nefronas más jóvenes son las situadas en la zona más exterior de la corteza, inmediatamente por debajo de la cápsula, y ellas no están totalmente diferenciadas hasta los tres meses de edad. Los glomérulos de tales nefronas son los más pequeños del riñón. El corpúsculo renal aparece ya como una unidad neta, y no por capilares que se invaginan en el extremo ciego del túbulo formal. En la cortezarenal,uncúmulode células acompaña al extremo de un túbulo en desarrollo, y algunas de ellas se transformarán en las células epiteliales de tipo parietal y visceral de la capa celular de Bowman y otras células endoteliales. Los capilaresasíformadosconectanmástardecon el aparato vascular. El tamaño de los riñones en la vida posnatal depende en gran medida de la dieta y de las hormonas. Una dieta rica en proteínas hace que los riñones adquieranmayortamaño. Las inyecciones de hormonas sexuales masculinas agrandan los riñones de animalesdeexperimentación. El incremento en tamañoque surge con la dietaricaenproteína O con la administración de hormonas masculinas, hace que las nefronas aumenten de tamaño, pero no de número.
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Si se extirpa un riñón de un animal adulto, el restante se agranda. El incremento del tamaño depende delagrandamientode lasnefronas,estoes, la hipertrofia compensatoria, y no por aumento del número de tales estructuras. Sin embargo, en las nefronas individuales aumenta el número de células que la componen, y pueden observarse figuras mitósicas en las nefronas del riñón residual durante un periodoque sigue a la extirpación de los órganos. Los riñonestambién aumentan de tamaño durante el embarazo, situación conocida como hipertrofia fisiológica, y se han identificado figuras mitósicas en lasnefronasconforme se agrandan en la situación expuesta.
URETER La pared del uréter tiene tres capas: 1) una membrana mucosa, 2) una capa muscular, y 3 ) una adventicia fibroelástica. Membrana mucosa. Comprendesolamentedos capas, una de epitelioy otra de lámina propia. El epitelio es de tipo transicional (fig. 7-10) y tiene un espesor correspondiente a cuatro o cinco células, excepto en la pelvis renal en que es un poco más delgado. Las características generales del epitelio transicional se describieron en la página 216. La lámina propia consiste en tejido conectivo bastante denso, excepto en su zona más profunda cerca de la capa muscular, sitio en el cual tiene una textura un poco más laxa. Con las abundantes fibras colágenas están mezcladas algunas fibras elásticas. En ellas se identifican escasos nódulos linfáticos. La mucosa del uréter, excepto en la pelvis renal, está dispuesta en pliegues longitudinales que dan al interior del tubo un aspecto estrellado, en los cortes transversales (fig. 24-16). La combinación del epitelio transicional, que puede estirarse sin ramperse, y pliegues longitudinales, permite que la luz del uréter puedaexpanderseextraordinariamentesinquese rompa la mucosa, lo cualpresentaunaventajaen casodeque en la pelvis renal se formencálculos, comoocurre en algunassituacionesanormales.A veces las concreciones señaladas son expulsadas por el uréter a la vejiga y la uretra. Capa muscular. En los dos tercios superiores del uréter el músculo liso está dispuesto en dos capas: la interna defibraslongitudinalesy la externade fibras circulares (fig. 24-16). Sería útil recordar que es justamente la disposicióncontraria de la que se observa en el intestino. Además, las capas de músculo liso en el uréter están infiltradas por tejido conectivo de la lámina propia y adventicia. Como consecuencia, no tiene límites tan tajantes como los de
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SISTEMAS Y APARATOS DEL
CUERPO
las capas del intestino. La cantidad de músculo liso en la pared de la pelvis renal es menor que la que se observa en el resto del uréter, excepto en los sitios en que los cálices están unidos a las pirámides. En ellos sonimportantes las fibrascirculares;podría suponersepuesque si se contrajese el músculo, la papila que está rodeada por é1 quedaría comprimida. La contracción sostenida intensa de dicho músculo podría interrumpir el paso de orina desde las papilas señaladas. Las contracciones ocasionales pudieran tener un efecto de"ordeño" en la papila,y expulsar orina de los conductos de Bellini, en el cáliz señalado. En su tercio inferior, aproximadamente, el uréter posee una tercera capa de fibras musculares que forma la capa más externade sus revestimientos,y sus fibras están dispuestas en sentido longitudinal.
Los uréteres penetran en la pared vesical con dirección oblicua: este hecho,y la presencia de los pliegues pequeños a manera de válvula de la mucosa vesical que están en su punto de entrada en la vejiga, evita que la contracción de este último órgano huecodevuelvaorinaapresióna los uréteres (la contracciónde las fibrasmuscularesenunacapa gruesa, como se observa en la vejiga, tiende a cerrar la desembocadura de los tubosquepasanpor los planosoblicuamente).Conformecadauréterpenetra en la pared de la vejiga, pierde sus fibras circulares. Sin embargo, sus fibras longitudinales continúan a través de la pared hasta la mucosa vesical, sitio en el cual están unidos. La orina no drena de los riñones a la vejiga por la sola acción de la gravedad, como cabría pensar, y este es un dato importante para los astronautas que se desplazan en el espacio ingrávido. Las ondas peristálticas de contracción recorren el músculo de los uréteresyempujan la aorinaa la vejiga. La contracciónde las fibras lisas longitudinalesenla zona del uréter que pasa por la pared vesical, conserva abierto el interior de dicho segmento, de modo que permite a la orina llegar a la vejiga. Adventicia. Es lacapamásexterna del urétery comprende tejido conectivo elástico. En su periferia sefusionacon el tejido conectivolaxovecino,el cual a su vez está unido a otras estructuras.
VEJIGA
Fig. 24-16. Microfotografía con poca amplificaciónde un uréter, enquese observan las capas de su pared. Desde el interior hacia afuera están: epitelio transicional, lámina propia, músculo liso longitudinal, capa circular de músculo liso y en la parte mis externa, la adventicia.
Características generales. La pared de lavejiga (fig. 24-17) debesoportarenormescambios en lo que toca al diámetro de la cavidad que forma este órgano; la cavidad en cuestión es mucho más grande cuando hay distensión de la vejiga con la orina, que cuano está vacía. Es fácil entender la forma en que podrían quedar dispuestas las capas musculares de la vejiga, con tales cambios, y también la manera por la cual la lámina propia más o menos elástica,juntocon surecubrimientodeepiteliotransicional, puede quedar dispuesto en pliegues en la vejiga contraída y después distenderse y quedar plana a medida que la vejiga se llena de orina. Pero no es fácilentender la formaenque el epiteliotransicional que reviste la vejiga, y que se distiende conforme lo hace este órgano, sigue intacto de tal manera que la orina no penetre a través de él. Además, el epitelio transicional no está queratinizado, y por ello sería difícil entender la forma en que las células epiteliales superficiales expuestas a la orina no la absorben, ni captan líquido de la misma. Debemos mencionar que si bien las grandes células superficiales del epitelio en una vejiga relajada
APARATO URINARIO
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Fig. 24-17. Microfotografíacon poca amplificación de la pared de la vejiga de un mono. Desdela parte más suphrior, que corresponderíaalacavidadvesical,hasta abajo, las capas son: epitelio transicional (te); lámina propia (Ip) quese fusiona con la submucosa; capamuscular que comprende un plano longitudinal interno poco preciso(ilm); otrazona circular media bastante desarrollada (cm), y otra capalongitudinalexterna (olm), así como la adventicia (ad). (Por cortesía de C.P. Leblond.)
aparentemente fijados en tales placas. Por el motivo son redondeadas y grandes (fig. 7-10), asumen una señalado,cuando la vejiga estádistendida y la forma plana cuando la vejiga se distiende. Para que una célula redonda asuma la forma plana se necesi- membrana plasmática luminal de las células superfita que la membrana se estire como lo haría la pared de caucho de un balón inflado si alguien se sentara sobre é1 y lo aplanase. Sin embargo, las células superficiales de la vejiga no se rompen cuando se restiran, porque su membrana se adapta a este cambio y queda intacta. Estructura fina del epitelio de transición en la vejiga. Pormedio del microscopioelectrónico se ha podido identificar unacaracterísticade las células superficiales del epitelio que recubre la vejiga que le permitiríasoportarcualquierestiramiento, y también restringir el movimiento del líquido a través de lamembranaplasmáticaluminal; esta partede la membranaquemuestracontornoirregular y unas concavidades en la vejiga relajada (fig. 24-188), está reforzada por placas (PL en la fig. 24-18), que son regiones en que la membrana, en cierta medida, está engrosadaen el exterior (superficie luminal). Las placas ocupan las tres cuartas partes del área de esta zona de la membrana, y secaracterizanportener subunidades hexagonales unidas intimamente y disFig, 24-18. Esquemas de la superficie luminal de una célula del puestas en la superficie de la membrana. Sin embar- epitelio vesical, como se observaría en la vejiga distendida (A) y go, entre las placasdelamembranano es atípica relajada (8). C , citoplasma; F, filamentos; PL, placas; IN, re(las regiones típicas se indican con las letras IN en la gionesentrelasplacas.(Staehelin, L.A., Chlapowski, F.J., and fig. 24-18). Los filamentos (F en la fig. 24-18) están Bonneville, M.A.: J. Cell Biol., 53:73 1972.)
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SISTEMAS Y APARATOS
DEL CUERPO
ciales queda restirada hasta aplanarse (fig. 24-18A), los filamentos fijados en las placas, al ser sometidos a tensión, impiden el estiramiento excesivo. Sin embargo, cuando se relaja la vejiga, la membrana de la superficie luminal quedaría dispuestaenpliegues y se formaríanacodaduras enlasregiones amanera de bisagras dela membrana entre las placas, como se muestra en lafigura 24-188. La membrana luminal quedaría dispuesta a semajanza de un acordeón, aunquenocontantauniformidad.Se han descrito perfiles relativamente extensos de membranas luminales quelleganincluso hasta el citoplasmasuperficial. Lascélulasdelepitelio están vinculadas por unos cuantos desmosomas, y se han descrito uniones herméticasentrelascélulassuperficiales; estas últimas seríanimportantespara impedir el paso delíquido por la pared de lavejiga,pordiferencias de presionesosmótica o hidrostática. Otrascapas de la pared. El epitelio transicional está sobre una Idmina propia (Ipen lafig. 24-17) que tiene carácter colágeno y posee sólo unas cuantas fibras elásticas. Su capa más profunda tiene textura un poco más laxa y más fibras elásticas, razón por la cual a veces se les denomina capa submucosa dela vejiga. Estádispuestaenplieguesquese formanen el recubrimiento cuando la vejiga está relajada. La capa muscular comprende tres planos, pero no pueden diferenciarse fácilmente entre sí. Su espesor relativo varía en partes distintas de la vejiga. En términosgenerales, la capa mediaeslamás importante y sus fibras muestran disposición circular (cm enla fig. 24-17). Alrededor del orificio uretra1las fibras musculares suelen formar un esfínter interno. La adventicia tiene caracterísiicasfibroelásticas. En una zona dela vejiga,estácubierta de peritoneo, de tal modo que forma una serosa, y en el restose fusiona con el tejidoconectivolaxo,adyacente.
URETRA
La uretra es un tubo que va desde la vejiga hasta un orificioexterno, y permiteque la orina vesical puedaser evacuada del organismo. En el varón la uretra cursa a través del pene, de tal manera quela describiremosalexponerestaparte del organismo enel capítulo 27. Sin embargo, la uretra de la mujer no tiene función genital sino solamente urinaria, de tal manera que en este párrafo describiremos suestructura. La uretra dela mujer tienede 2 a 6 cm delongitud; es un tubomuscularbastante recto, recubierto de mucosa. musculatura La de sus paredes comprende dos capas defibras lisas, la interna lon-
gitudinal y la externacircular. En suorificioexterno, las fibras lisas están reforzadas por fibras estriadasparaformar un esfinter externo. En los cortes transversalesel interior delauretra tiene aspecto levemente semicircular. La mucosa está dispuesta en pliegues logintudinales. El epitelio de la mayor parte delauretraes cilíndrico estratificado o seudoestratificado. Sin embargo,cerca dela vejiga existe tejido transicional y hay epitelio plano estratificadocerca del orificioexterno. La lúmina de tejido propia relativamentegruesa,compuesta conectivoparticularmente ensu zona más profunda, a veces recibe el nombre de submucosa y abunda en fibraselásticas y plexos venosos. Estosúlmosson lo suficientementeextensospara dar a las porciones más profundas delalámina propia, un aspecto de tejido eréctil. En muchossitios el epiteliopenetra en lalámina propiaparaformar pequeñas concavidades;estas estructuras glanduliformes porloregularcontienen células mucosas. Enel anciano pueden formarse en ellas concreciones. Enel interior de la uretra desembocan glándulas verdaderaspor mediode conductos, particularmente ensuzona superior.
INERVACION DEL APARATO URINARIO El riñón recibefibrasnerviosas del plexorenal, que esunared que seextiende junto con la arteria renal desde laaorta. Esteplexopuede incluir el cuerpo de las neruronas ganglionares, y en este caso se les consideracomo células externas deganglios celiacosyaórticosdifusos. La mayor parte delas fibras del plexo renalpertenecen a ladivisión simsistema autónomo, y derivan de las phtica del neuronas de los ganglios celiaco y aórtico. Enel plexo renal hay un número mucho menor de fibras parasirnpáticas que provienen del nervio neumogástrico, cuyasfibras cruzan por el plexoceliaco sininterrupción,hasta llegar al plexo renal. L a s fibras del plexorenal, comoseñalamos,siguen a las arterias en el parénquima del riñón, penetran en los glomérulos para formar redes perivascularesextensas, y se distribuyen enel epitelio de los túbulossinuosos, el epiteliotransicional dela pelvis renaly lasparedes dearteriasyvenas. Los riñones trasplantados (que siempre pierden su inervación) y los riñones que permanecen in situ pero en los cuales se seccionó su inervación, siguen funcionando en forma bastante normal; por tal razón, se sabe que la función delos riñones no está totalmente bajo control nervioso. Sinembargo, los mecanismosnerviososcontrolan en cierta medidala funciónrenal. Es probableque casi todoelcontrol
APARATO URINARIO
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cal and Waste Treatment Processes. p. 47. New York. Plenum sea mediado por fibras simpáticas que terminan en Press.1970. losvasossanguíneos.Hemosdescrito la forma en Boyer, C. C.: The vascular pattern of the renal glomerulus as que esta regulación nerviosa hace que la sangre cirrevealed by plastic reconstruction from serial sections. Anat. cule ante todo por los glomérulos yuxtamedulares, Rec.. 125.433. 1956. como en el caso del síndrome de aplastamiento. No Brenner. B. M., Baylis. C., and Deen. W. M.: Transport ofmolecules across renal glomerular capillaries. Physiol. Rev.. se ha dilucidado la intervención de las fibras para50t502. 1976. simpáticas(derivadas del neumogástrico) en el riElias, H.: Thestructure of the renalglomerulus.Anat.Rec.. ñón. 127288. 1957. Los impulsos aferentes viajan por nervios del ple- Farquhar, M. C.. and Palade. C . E.: Glomerular permeability. xorenal,pues la sección de tales fibras del plexo 11. Ferritintransferacrosstheglomerularcapillary wall i n anula el dolor de origen renal. nephrotic rats. J. Exp. Med.. 114.699. 1961. Functional evidence for the existenceof a third cell type Enle uréter cursan fibras simpáticas y parasimpá- -: in the renal glomerulus. Phagocytosis of filtration residues by a ticas, pero, al parecer no intervienen particularmendistinctive “third” cell. J. Cell Biol., / 3 : 5 5 . 1962. te en los movimientos peristálticos normales que se Farquhar. M. G , . Wissig. S. L.. and Palade. G. E.: Glomerular observan en dichotubo,pueséstosnocesan ni se permeability. I . Ferritin transfer across the normal glomerular seccionan los nervios. Algunos de los nervios en escapillary wall. J . Exp. Med.. I l3:47. I96 I , ta estructura llevan impulsos aferentes. Graham, R. C., and Karnovsky. M. J.: Glomerular permeability: ultrastructural cytochemical studies using peroxidases as proLa vejiga recibe fibras de las divisiones simpática tein tracers. J. Exp. Med.. / 2 4 : l 123, 1966. y parasimpática. Las fibras de la segunda derivan de Hall. B. V.: Further studies of the normal structure of the renal la división sacra. La pared vesical posee los ganglios glomerulus. Proc. Sixth Ann. Conf. Nephrotic Syndrome p. l. terminales que dan origen a tales fibras y en conseNew York, National Nephrosis Foundation, 1964. cuencia, en los cortes de la vejiga el estudiante a ve- Karnovsky. M. J., and Ryan, C . B.: Substructure ofthe glomeruces observa neuronas ganglionares. lar slit diaphragm in freeze-fractured normal rat kidney. J. Cell
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Sistema endocrino
Evolución de los conocimientos acerca de las glándulas endocrinas
El descubrimiento de glándulas que secretan hacia conductos fue la base de la noción de que producían lo que se llamaron secreciones exocvinas. Cuando se observó que algunas glándulas carecen de conducto y que vierten la secreción hacia la corriente sanguinea, se llamaron glándulas endocrinas o sin conductos (fig. 6-2). Además, se advirtióque la secreción de estas glándulas tenía efectos notables y generalmente específicos sobrealgunas célulasquesolían estar situadas en órganos particulares. En términos generales, suscitaban actividad de modoque las secreciones de las glándulas endocrinas se llamaron hormonas (gr. hormao, excitar). Esta noción aún es útil, pero hoy sabemos que no todas las hormonas producenactividad, puesalgunas la inhiben. Además, hay hormonas producidas por células corporales quenoformanpartede las glándulasendocrinas. Por ello, esta rama particular de la ciencia médica, llamada endocrinología, se ha ampliado hasta ser un tema bastante complejo e importante. Causas de la evolución de la endocrinología y los adelantos de los conocimientos que siguieron. La endocrinología en realidad progresó como resultado de autopsiasen las cualesseefectuaronestudios macroscópicos y microscópicos en los tejidos de personasqueantes de morirhabíanmanifestado signos y síntomas particulares poco corrientes. Por ejemplo, hacia la mitad del siglo XIX. Thomas Addison, médico inglés, describió un estado en el cual un paciente se debilitóprogresivamente al tiempo quemostrabaaumentode la pigmentaciónde la piel. Al morir el sujeto, la necropsia comprobó que lasglándulassuprarrenalesestabanenfermas. Sin embargo, se necesitó largo tiempo antes de comprobar que las manifestaciones de esta enfermedad dependían de producción insuficiente de una hormona esencial por las glándulas suprarrenales.
Con el tiempo, otras entidades clínicas reconocidas enla necropsia se relacionaron con 10 que hoy conocemos como glándulas endocrinas. Ello motivó abundantes experimentos en animales, de los cuales se dedujoque la extirpacióndeunaglándula particular podía causar que el animal manifestara el tipo de cambios observados en sujetos que presentaban enfermedad de estas glándulas. Pronto surgió la nocióndeque las funcionescorporalesdependían de las secreciones internas de las glándulas endocrinas. Además, se descubrió que al administrar extractoselaboradosapartirdeestasglándulas,a animales a los cuales se les había extirpado, se podíarestituir la función.También se descubrió que lasdosis excesivas de estos extractos podían remedar estados observados en seres humanos que en la necropsia mostraban crecimiento o tumorde una glándula.Después, al mejorar los métodosbioquimicos, se intentó aislar el principio ( o los principios) activos en forma pura de extractos de estas glándulas. Con el paso de los años se ha logrado éxito importante no sólo en esta etapa sino en la siguiente, la de precisar la estructura química de la hormona particular. Un paso adicional sería, claroestá,tratar de sintetizar hormonas determinadas, lo cual se ha logrado en algunos casos. El último paso es precisar cómo y dónde actúan las hormonas, sobre las células o en ellas. Esto lo comentaremos brevemente.
Composicion quimica de las hormonas Este tema se explica a fondo en tratados de fisiología,farmacología,bioquímicayendocrinología. Nos limitaremosaseiialarque un grupo,quepudierallamarse aminoiicido, consiste enhormonas que van desde aminoácidos modificados, pasan por péptidos pequeños y grandes hasta llegar a proteínas plenamente formadas. En segundolugar,algunashormonas son glucoproteinas.
SlSTEMA ENDOCRINO
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culares, efecto que altera la reactividad a los estímulos que causan despolarización y originan contracción. La reacción alfa parece ser la que fomenta la despolarización y la reacciónbeta laquelaconserva. Así pues, las células de marcapaso del nodo sinoauricular mostrarian respuesta alfa. La adrenalina parece tener efecto primario sobre la permeabilidad de la membrana ceBase de la acción de las hormonas sobre lular de las células de músculo cardiac0 a los iones socélulas específ ¡cas dio. Una de lascosas más interesantes acerca dela Suele decirse que una hormona determinada ac- adrenalina es que en estado de reposo no se secreta túa íínicamente sobre determinado tipo celular, que hacia la sangre en cantidad suficiente para tener se acostumbrallamar células blanco. H a y células mucho efecto. Sin embargo, cuando hay temor o cólera se secretan hacia la sangre cantidades aumentadas y blanco específicas para cada hormona; ello depende de que solo un tipo de célula blanco posee los recep- eficaces. Ello motivó la noción de que este mecanismo hormonal particular tienevalor para la supervivencia. tores específicos para la hormona particular dentro Habría ayudado a los animales (entre ellOS el Homo sade la membrana celular o sobre ella, y la hormona piens) o lucharmás ara alejarsemásrápidamente tienequeconjugarseareceptores específicos para duamente cuando se suscitan estas emociones particuactuar. Sin embargo, algunas hormonas (por lares,porquelaadrenalinatiene efectos fisiológicos ejemplo, la tiroidea) afectan no una clase de célula quepermitenal individuo corrermás rápidamente o sinomuchas, por l o cual todas deben considerarse luchar con mayor energía. Por ejemplo: según que suscélulas blanco o efectoras. el corazónlata cite respuesta alfa o beta,haceque más rápidamente, que aumente la presión arterial, que se desvíe más sangre a los músculos y menos a los inC6mo se considera que las hormonas tienen testinos, y así sucesivamente. También hace que el glusus efectos c6geno en los hepatocitos se degrade en glucosa, que llegue alasangrede modoque los músculostienen La investigación en este campo general ha sido intemayorcombustible parala lucha o lahuida.Durante resante ycomoefectocolateral ha brindadomuchos fármacos nuevos y valiosos para las profesiones médi- muchosdecenios se desconociócómo elglucógeno era desdoblado en glucosa. La solución de esta incógnica, odontológica y veterinaria. Para estudiar la histolorecigía, sólo se necesita una explicación a manera de intro- ta tuvotalimportanciaquehizoqueSutherland biera el premio Nobel de fisiología y medicina en 1971; ducción. Hay varios tipos químicamente diferentes de hormo- originóel descubrimientodel AMP cíclico,substancia que se ha comprobado participa para mediar los efecnas, por lo cual cabe suponer que tengan distintas clases de efectos sobre células y que lo hagan de diferen- tos de muchas hormonas sobre las células blanco. te manera. AMP ciclico. El AMP ciclico (CAMP) es la forma En los capítulos sobre tejido nervioso y muscular he- abreviada de 3',5'-adenosinmonofosfato ciclico. Es una mos explicado la adrenalina (una de las hormonas más molécula pequeña formada a partir del ATP en cantidapequeñasdel grupo de aminoácidos), por lo cualcodes pequeñas por una enzima llamada adenilatociclasa, menzaremos con ella: causa contracción del músculo situada en la membrana celular. Cuando la adrenalina lisoenalgunossitiosyrelajaciónenotros. Ello suele en la sangre se fija a receptores sobre la membrana de atribuirse en general a que hay dos tipos diferentes de un hepatocito, activa la adenilatociclasa en la membrareceptores en las células de músculo liso, llamados alfa na y ello, a su vez, aumenta la formación de AMP cícliy beta, respectivamente. Por ejemplo: se considera que co a partir de ATP. El AMP cíclico difunde por la célula. las células musculares lisas en el lecho vascular termi- En el caso de los hepatocitos afectados por la adrenalinal de la piel manifiestan respuesta de receptor alfa a na, el aumento de la concentración de AMP cíclico actila adrenalina, por cuanto se contraen por efecto de la va una enzima que desencadena adicionalmente la conhormona (motivo de que los sujetos palidezcan al sentir versión de glucosa en glucógeno. Este es el mecanismo temor). Sin embargo, la adrenalina relaja el músculo li- por el cual la adrenalina causa mayor liberación de gluSO de los bronquiolos, por lo cual se administra a pacosa hacia la sangre cuando un individuo experimenta cientes de choque anafiláctico (pág. 278). Por ello, se reacción emocional intensa, como temor o cólera. dice que las células musculares lisas de los bronquiolos Las hormonas pueden considerar mensajeros primamanifiestan reacción de receptor beta a la adrenalina. rios enviados por la corriente circulatoria que, en geneLa adrenalina,además,aumenta la frecuenciacarral, activan las céjulas blanco. Si actúan al causar fordiaca, hace que la membrana plasmática de las células mación de AMP ciclico como describimos, este último a delmarcapaso(pág. 630) se despolaricenmás de 70 veces se llama mensajero secundario. El segundo eslaveces por minuto. Ello sugiere que la adrenalina tiene bón en la cadenase forma y actúa intracelularmenteen efecto primario sobre la membrana de las células musla célula blanco misma,
En tercer lugar, las hormonas de otro grupo muy diferente provienen del colesterol y se llaman esteroides. Sonliposolubles Y, e n consecuencia, atraviesan fácilmente la membranade las células blanco o efectoras.
Hormonas que afectan a la expresión de genes
Hormonaspolipéptidas y proteínicas. En muchos casostamblénfomentan la síntesls de proteínas. Sin embargo, no son liposolubles, por lo cual no entran en e/ citosol de las células blanco. Su acclón es medlada por el AMP cícllco Que ello estlmule la síntesis proteínica suglere que el AMP cícllco producldo partlclpa de alguna manera para facllltar la transcripción de genes.
Se consldera que varias hormonas actúan deesta maneraPareceríaevldenteque S I el efecto de cualquier hormona es aumentar la síntesis de proteína, debe actuar dlrecta o indirectamente a nivel de los genes, porqueéstosrigen la síntesls proteínlca. Hormonasesteroides. Son llposolubles y. en con^ Regulación de la secreción por las glándulas secuencia, pasan de los receptores en la membrana endocrinas celular a través de la misma. (Se consldera que la horNo puede explicarse en detalle hasta referirnos a monadeltlroidesy las hormonasesteroldestambién decir pueden entrar en el citoplasma.) En el citosol, una hor- cada glándula. Pero, como preparación, cabe secretomona deestaclase se comblna con una proteina re^ que, en términos generales,lasactividades ceptoraespecifica elaboradaencantidadesmuy pe- rias de las diversas glándulas son reguladas por mequeñasen algunas célulasparaformarun cornpiejo canismosderetroalimentacióndetiponegativo, y hormona-receptor, el cual, después de experimentar al- que lo retroalimentado es algo producido como regunos camblos, llegaal núcleo. Para quienes han leído sultado de la acción de la hormona. Sin embargo, el el capítulo 6 acerca de regulaclón de la actlvldad de geasunto se complica algo porque los mecanismos de nes en células procariótlcas. debe mencionarse que el retroalimentación pueden actuar por una vía en que núcleo de las célulaseucariótlcasdlflereenmuchos participa más de una glándula, demodoqueuna sentidos del material genético en las células procarlótlcas En primer lugar, en las células eucariótlcas los cro- hormona puede causar producción de otra y esta GImosomasestáncublertosdurante la lnterfase por una tima puede ser f.actor de retroalimentación para remembrananuclear,y por estemotivo y otrosmás se gular la secreción de la primera. considera poco probable que los represores de la funDescribiremos las glándulas endocrinas en eI' orclóngenétlca encélulaseucarióticas sean proteínas den siguiente: exclusivas como en las células procarlóticas. Además, 1. Hipófisis. hay abundante RNA enel núcleo de las células euca2. Tiroides. rióticas que no es mRNA nl rRNA, se llama RNA hetero3 . Glándulasparatiroides. géneo y hay motlvo para considerar que parte del mis4. Glándulassuprarrenales. mo, denominado RNA activador, puede partcipar en la 5. Islotes de Langerhans del páncreas. regulación de la funclón de genes. Se ha sugerldo que 6. Glándulapineal. los complejoshormona-receptor se desplazana sitios Las glándulassexuales se describirán en los dos los sensoresespecíflcosy se combmanconellos, cuales están adyacentes a los que se han llamado ge- capítulos siguientes. nes integradores a lo largo de los cromosomas Cuando Comenzaremos con l a hipófisis, pues regula la acel sitio sensor es actlvado, hace que el gen integrador tividaddemuchas d e las otrasglándulasendocriadyacentetranscrlba RNA activador, que se desplaza nas. en el núcleo y es reconocido por sltios receptores espelo largodevarloscromosocíficos,probablementea HIPOFISIS (GLANDULA PITUITARIA) mas En sitlos dondeel RNA actlvador se conlugaa los Características macroscópicas. La glándula es sitios receptores, que están sltuados al lado de genes ovoide y mide aproximadamente 1.5 cm en el plano estructurales, estos últlmos transcrlben mRNA Por ejemplo,conestemecanismocabe imaglnar que las transversal y alrededor de 1 cm en el plano sagital. hormonassexuales(quesonesteroldes) aumentan la Aumenta de dimensiones durante el embarazo. Está del encésíntesls de proteína necesarla para la prollferación y la situada inmediatamente debajo de la base dlferenclaclón de células en relaclón con la función y la falo, al cual está unida por el tallo hipofisario (fig. conservaclón de los órganos del aparatoreproductor. 25-1). Descansa en una depresión de una prominenUn ejemplo demostrable de expresión de genes por ac- cia óseaen la superficie superior delhuesoesfeclón de hormona esterolde es la síntesls qe ovoalbúml- noides,que tiene forma algosemejanteauna silla na que ocurre en el huevo de galhna; la transcrlpclón de turca de montar con las partes anterior y posterior mRNA para síntesls de ovoalbúmlna aparece como reselevadas, por lo cual se llama silla turca. La hipófipuesta a un tipo de hormona sexual femenina. y por ello Aunque las hormonasesteroldesentran en el CI- sis cabalga: por así decirlo, enlasilla, tiene protección ósea delante, debajo y detrás. La toplasma y el núcleo de las células blanco, cabe supoduramadre se hundepara revestiral asientodela ner que algunas de sus acclonesexlgencomomesilla y rodear a la hipófisis. Así pues, una prolongadiador AMP cícllco
ción que la duramadre, la tienda de Ia hipófisis, se extiende sobre la mayor parte de la superficie superiorde la glándula paracompletar el cierre de la misma (fig. 25-1, TH).El grado deprotecciónque recibe la hipófisis guarda relación con su importancia. Las cuatro porciones anatómicas de la glándula. En muchosanimaleshay una hendidura dispuesta hacia abajo y atrás desde cerca del nacimiento del pedículo o tallo (fig. 25-1) que separa la glándula en una parte anterior y otra posterior. Esta hendidura puede observarse en la hipófisis de un niño, pero en el adulto es substituida por una hilera de folículos. Hay cuatro partes de la glándula; a saber: 1)La porción principal por delante de la hendidura o la hilera de folículos se llama pars anterior (fig.25-1, punteadofino) o parstuberalis. 2) Una prolongación ésta, de la pars tuberalis (fig. 25-1, punteado grueso), se extiende hacia arriba por las carasanterior y laterales del tallo hipofisario. 3) Una bandabastanteangostade tejido glandular poco desarrollado a lo largo del borde posterior de la hendidura o la hilera de vesícula forma la pars intevmedia (fig. 25-1, negro). 4) El resto (todo lo situado por detrás de la pars intermedia angosta) se llama pars posterior o parte nerviosa (fig. 25-1, con líneas paralelas). La parte nerviosa en menos ancha que la anteriory se adaptamás o menos en una concavidad en la superficie posterior de la parte anterior, de la cual está separadapor la parsintermedia.
Fig. 25-1. Esquema de la hipófisis en corte sagital, en el cual se advierte la relación que guarda la pars tuberalis con las meninges. Rayas puruit~las.suelo del hipotálamo y pars nervosa, purlteado fino, pars anterior; punteado grueso, pars tuberalis; negro, pars intermedia; E, esfenoides; P. pianladre: D, duramadre, TH, tiendade la hipófisis; AR, espaciosaracnoideos.(Atwell W.J.: Am. J. Anat., 37:159, 1926.)
ascendente del suelo de la boca
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Fig. 25-2. Esquema en el cual seilustra la formaciónde la
pófisis partir a de
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sus dos orígenes principales.
Desarrollo embriológico. La parte nerviosa se desarrolla como evaginación descedente de la base del encéfalo (fig. 25-2). Las demás partes de la glándula provienendeunamembrana epitelial, comolas glándulas endocrinas en general, de la manera que explicaremos. La parte anterior de la glándula se forma a partir de un abultamiento interno del ectodermo de l a cavidad bucal. En etapa muy temprana del desarrollo, antes de formarse los huesos del cráneo, el revestimiento ectodérmico del techo de la fosa bucal está en intimo contacto con el suelo del encéfalo en desarrollo (que en esta etapa tiene forma tubular) y, en realidad, el ectodermo del techo de la fosa bucal pronto se adhiere a la superficie inferior del encéfalo en desarrollo. Esta conexión no se rompe cuando el mesénquima prolifera y gradualmente, separa al encéfalo en desarrollode la boca,también en desarrollo. Como consecuencia, la separación gradual del encéfalo y boca hace que el revestimiento de la cavidad bucal y del suelo del encéfalo se alejen para formarestructurasinfundibuliformesqueestánen
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
contacto por la punta. La prolongación infundibuliforme del techo de la fosa bucal orientada hacia el encéfalo se llama bolsa de Ratkke. Para el final del segundo mes de desarrollo, esta bolsa se separa del ectoderm0 bucal y después se convierte en un islote hueco de epitelio rodeado por mesénquima excepto en l a parte más alta, donde una península está unida a la prolongación descedente en el suelo del encéfalo (fig. 25-2). El cuerpo principal del islote hueco del epitelio se aplana más o menos alrededor de la superficie anterior de la evaginación descedente del encéfalo. Las células de la pared anterior del islote epitelial hueco proliferan de modo que las paredes anteriores se tornan muy gruesas; ello forma la parte anterior de la hipófisis, y una prolongación ascendente se convierte en la pars tuberalis. La pared posterior del islote constituye la pars intermedia. La cavidad central del islote epitelial entre la parte anterior y la pars intermedia se aplana para formar la hendidurayamencionada, y la prolongación descendentedelsuelo del encéfalo se convierte en la parte nerviosa. Puede quedar en la faringe un resto de células semejantes a las de la parte anterior en el sitio donde se origina el lóbulo anterior (fig. 25-2). En ese caso, se dice que forman la kipófisis faríngea. La parte de la hipófisis que deriva del epitelio de la faringe(parsanterior,intermedia y tuberalis)a menudo se llama adenohipófisis, y la que proviene del encéfalo neurokipófisis. HIPOTALAMO Y RELACION QUE GUARDA CON LA FUNCION DE LA HIPOFISIS Durante años ha intrigado a los científicos la posibilidad de que tuviera alguna importancia la forma en que el lóbulo anterior de la hipófisis se desarrolla a partir de una membrana epitelial, al igual que otras glándulas endocrinas; que el lóbulo posterior de la hipófisis siga siendo parte del sistema nervioso y que los dos lóbulos estén yuxtapuestos durantetodalavida. El motivode estadisposición anatómica sólo se ha tornado patente en fecha relativamente reciente. AI estudiar el lóbulo anterior se descubrió que producía varias hormonas importantes, por ejemplo, las necesarias para el crecimiento del cuerpo, la lactación en la hembra y las hormonas tróficasqueregulanlasfuncionesdetiroides, cortezasuprarrenal y glándulassexuales. En realidad, su papel central en la endocrinología ha inspirado a los conferenciantes con inclinaciones musicales a llamar a la adenohipófosis o lóbulo anterior el director de la orquesta endocrina.
Sin embargo, en años recientesestenombre ha dejado de usarse porque se ha tornado patente que el director verdadero de la orquesta endocrina estaba, por así decirlo, entre los bastidores, en el hipotálamo,unaparte del cerebro situadainmediatamente por arriba y algo por detrás de la hipófisis. Tuvieron quehacersemuchasobservaciones antes de percatarse de que era importante que la hipófisis tuvieraorigendoble, del epitelioy el tejidonervioso, y por qué el lóbulo anterior debe ocupar el sitioque le corresponde.Describiremosalgunas de estas observaciones. Comprobación de que las células nerviosas pueden elaborar y liberar hormonas. Desde hace mucho se sabía que dos hormonas, la oxitocina y la vasopresina, podían extraerse del lóbulo posterior de la hipófisis y en etapa incial se supuso que ahí se elaboraban. Sin embargo,con el tiempo se comprobó que estas hormonas eran producidas en los cuerpos celulares de neuronas situadas en el hipotálamo, como se muestra en la figura 25-14. El motivo de que se encuentren en el lóbulo posterior de la hipófisis es que los cilindroejes de estas neuronas descendían por el tallo hipofisario hasta llegar al lóbulo posterior,dondeterminabanen relaciónconcapilares hacia los cuales se liberaban las hormonas elaboradasen los cuerposcelulares(fig. 25-16, abajo, derecha). Como las hormonas a veces se acumulaban cerca de las terminaciones de los cilindroejes o axones, claro está que podían extraerse del lóbulo posterior.Como consecuencia de estasobservaciones, se tornópatenteque lascélulasnerviosas podían elaborarlo quellamaron neurosecreciones, yque éstas podían llegar a la sangre y actuar como hormonas en los diversos sitios a los cuales eran transportadas. Papeldelacirculación portalde la hipófisis. Mientras tanto, se hicieron algunos descubrimientos acerca de la adenohipófisis que resultaron desorientadores; por ejemplo: se advirtió que si se trasplantaba a otro sitio no funcionaba adecuadamente. Sin embargo, cuando se extirpaba y volvía a colocarse en su medio normal conservaba la función. Parecía que tenía que estar cerca de la porción nerviosa de la hipófisis para funcionar adecuadamente. Se investigó la posibilidad de que las células tenían que recibir fibrasnerviosasparaactuardemodonormal. Sin embargo, no se descubrieron fibras nerviosas que se extendieran del tejido nervioso a esta porción glandular y que pudieran explicar cómo se estimulaban las células queelaboranhormonas.Duranteesta etapa, se señaló que la sangre que cursa por los capilares anchos del lóbulo anterior ya había pasado por ovillos capilares en el tejido nervioso (fig. 25-13,
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ovillos capilares). Se descubrió que algunos cuerpos de células nerviosas enel hipotálamo (no las mismas que elaboran las hormonas del lóbulo posterior sino otras no muy alejadas) tenían axones cortos y también elaboraban neurosecreciones, quesedesplazaban siguiendo los axones hasta la terminación alrededor de los capilares que drenaban en los del lóbulo anterior. Estas neurosecreciones que llegaban al lóbulo anterior por la sangre resultaron ser las hormonas que regulaban lasactividadessecretorias de las diversas células del lóbulo anterior. Estas neurohormonas se llamaron factores liberadores o reguladores dehormonas, porque controlaban la liberación de hormonas por las células del lóbuloanterior. Después de esta introducción acerca del papel del hipotálamo, comentaremos sobre cómo son producidas las hormonas enel lóbulo anterior y las células que las elaboran, después de lo cual explicaremos los factores reguladores de hormonas y describiremos la circulacióncomplicada en la hipófisis que permite que estosfactores lleguen alas células que secretan hormonas en esta parte de la glándula.
LOBULO ANTERIOR DE LA HIPOFISIS (PARS DISTALIS) Estructuramicroscópica. Enun corte con H y E se advierte que el lóbulo anterior consiste en cordones gruesos ramificados de células (fig. 25-3). Entre
Fig. 25-3. Microfotografíacon granaumento del lóbulo anterior de la hipófisis. A, Zona de células cromófobascon los núcleos m u y cercanos entre sí. También pueden advertirse unasinusoide y varias células cromófilas. B, Células acidófilas, células basófilas y sinusoides.
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ellos hay capilares con diámetro suficiente para que se hayan llamado sinusoides; se marcanconeste nombre en la figura 25-3. Al emplear el ME, puede advertirse que las paredes endoteliales de los capilares están rodeadas por membrana basal (fig. 25-6) y que entre los límites de las células epiteliales de los cordones y las membranas basales de los capilares haypor lo menos un espacio pericapilar potencial que contendría líquido tisular. La secreción de las células epiteliales atraviesa este espacio, la membrana basal y las paredes endoteliales de los capilares paraentrar en la corrientecirculatoria.
Clasificación de las células del lóbulo anterior (adenohipófisis) Hay por lo menos seis y probablemente siete hormonas producidas por las células del lóbulo anterior o adenohipófisis. La primera pregunta acerca de su origen fue si todas las células del lóbuloanterior producían hormonas o si algunas tenían otra finalidad. En consecuencia, inicialmente se clasificaron en dos tipos, las secretorias y las no secretorias. Se advirtió que el citoplasma de un tipo eran comparativamente abundante y tenía afinidad por alguna clase de colorante, no obligadamente el mismo. Las células de este grupo se llamaron cromófilas porque el citoplasma "amaba" el color, y las células cuyo citoplasma no se teñía se denominaron cromófobas
CBlulas acid6filas Sinusoide Celulas basófilas
porque "aborrecían" el color. Como las células cromófilas tenían abundantecitoplasma se tuvo l a impresión de que eran las que secretaban hormonas y que las cromófobas, con poco citoplasma, no lo hacían. Sin embargo, se enunció la hipótesis de que las células cromófobas tenían la facultad de convertirseencromófilasyque las cromófilas podían transformarsedenuevo en cromófobas.Dichode otramanera,las células cromófobas y cromófilas eran l a misma clase pero en distintos estados de actividad funcional. Esta noción se apoyó en estudios con ME. Las célulasclasificadascomocromdfobascon el MF son bastante menores que las cromófilas. En realidad, la forma más fácil paraque el estudiante identifique células cromófobas es observar un grupo de células en las cuales los núcleos están muy cerca entre sí, lo cual significa, claro está, que tienen poco citoplasma (fig. 25-3, zona de cromófobas). Acidófilas y basófilas. La primera clasificación de las cromófilas dependió de si los gránulos que conteníanposeíanafinidadparacolorantes básicos o ácidos. En consecuencia, las cromófilas se clasificaron en basófilas y acidófilas; esta nomenclatura aún se usa algo. El siguiente problema fue advertir si las células acidófilas y las basófilas elaboraban distintas clases de hormonas y, en última instancia, descubrir si cada hormona era elaborada por un tipo particular de célula que podía identificarse histológicamente. Primero se intentóatribuir las diversas hormonas a distintos tipos celulares valiéndose de métodos especiales decoloración. Si biense logró bastante éxito,estemétodooriginónomenclaturaconfusa, en parte porque los métodos de coloración no daban iguales resultadosendistintas especies. Dos procedimientos adicionales que se han empleado ulteriormenteconbastanteéxitopara diferenciar las distintas clases de células cromófilas son el microscopio electrónico y las técnicas deinmunofluorescencia (estas últimas se describieron en la pág. 274). Cuando cortes de hipófisis se bañan en anticuerpo fluorescente para una hormona dada, se une a l tipo de célula que contiene la hormonademodoque pueden identificarse las células que elaboran l a hormona. Con otras técnicas hoy disponibles se acepta, en general, que estas hormonas, quizá con una excepción que mencionaremos más adelante, son elaboradas por un tipo específico de célula.
Evolución de los conocimientos acerca de las hormonas producidas en el lóbulo anterior Porvariosmotivos, el estudiode Ids hormonas producidas por el lóbulo anterior de la hipófisis fue
mucho más difícil que descubrir las elaboradas por otras glándulas endocrinas. En primer lugar, por su situación anatómica, era difícil extirpar la hipófisis de animales de laboratorio para descubrir qué efecto tenía la extirpacih. Se necesitó tiempo para el advenimiento de técnicas que permitieranefectuar hipofisectonlía en animales como l a rata para precisar con exactitud el efecto de l a pérdida de las hormonas del lóbulo anterior. Además, como el lóbulo anteriorproducetantashormonas, los extractos hechos de adenohipófisisinicialmente erancombinaciones demuchashormonas. Se necesitó largo tiempo paraobtener extractospurificados dehormonas que permitieran precisar el efecto específico de cada una. AI percatarse de que el lóbulo anterior producía y secretabavariashormonassurgióotroproblema, que guardaba relación con qué tipo de células particulares enel 16bulo anterior las elaboraban. En l a actualidad, se acepta que hay siete hormonas producidas por células de la pars distalis. También pareció que eran elaboradas por lo menos por seis distintostiposcelulares.Sinembargo,algunosde los tipos celulares parecen no ser absolutamente específicos, y hay ejemplos de que un tipo celular puede elaborar no sólo una hormona específica sino por lo menos algo de una hormona íntimamente relacionada. Las hormonas elaboradas por el lóbulo anterior sonestas: 1) La hormona del crecimiento (GH), también llamada somatotrofina (STH). 2 ) Hormona lactógena, también denominada prolactina o mamotrofina. 3) Tirotrofina (TSH). 4) Hormona estimulante de los folículos (FSH). 5 ) Hormona luteinizante (LH). 6) Adrenocorticotrofina (ACTH), también llamada corticotrofina u hormona adrenocorticotrófica. 7) Hormona estimulante de los melanocitos
(MSH). Las explicaremos brevemente antes de describir tipos celulares específicos.
Hormonas secretadas por el lóbulo anterior
de la hipófisis
Hormonadel crecimiento (GH) (somatotrofina "STH). Un animal joven deja de crecer después de extirpársele la hipófisis y se desarrolla como enano a menos que se le administren extractos del lóbulo anterior. La suspensión más notable del crecimiento se observa en las célulasdecartílagode los discos epifisarios de los huesos largos. Cuando las células jóvenes en la zona de proliferación dejan de dividir-
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se, noseproducennuevas células quemadureny aumenten el grosor del disco. Como no cesa la calcificación, la zonade calcificación continúaavanzando dentro de la zona de maduración y , en consecuencia, l a zona de células en maduración se adelgaza mucho. (Compárese la parte A de la fig. 25-4, que es normal, con la parte B de la misma figura.) Como esta zona es factor importante para regir el grosor del disco, la disminución del grosor de esta región torna al disco más delgado considerado globalmente. En un sujeto normal, l a secreción de la hormona de crecimiento disminuye algo o la cantidad normal secretada se torna menos eficaz hacia el final de la adolescencia, de mbdo que en esta etapa el individuo deja de crecer. Las células de algunos tumores
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poco frecuentes que ocurren en el lóbulo anterior siguen secretando después de la etapa en que las célulasde la parsanteriornormal dejarían desecretar hormona suficiente para fomentar el crecimiento. El sbjeto afectado sigue creciendo, estado llamado gigantismo. Cuando aparecen tumores que elaboran hormona del crecimiento después que los discos epifisarios de loshuesos largos han sido substituidos por hueso, esto es, después que ha cesado el crecimiento normal, o si se administra hormona del crecimiento a un animal normal cuando ha cesado decrecer, no hay aumento ulterior de la talla. Sin embargo, aunque el cartílago parecería ser el blanco primario para el efecto estimulante del crecimiento de la somatotrofina, cierto c.recimiento del hueso es estimulado
Fig. 25-4. Microfotografías en las cuales se ilustran los efectos de (B)la inhibición y ( C ) la administración de hormonadel crecimiento sobre el desarrollo de la placa epifisaria, en comparación con el crecimiento enun testigo no tratado. A,Metáfisis dela tibia de una rata casi al final del crecimiento. B, Metáfisis de una rata de la misma edad después de inyectar hormona sexual femenina, que inhibió la secreción de hormona del crecimiento. El disco epifisario es más delgado y carece de una zona de células en maduración. C, Metáfisis de una rata de la misma edad después de inyectar extractos del lóbulo anterior de la hipófisis que contenía hormona del crecimiento. El discoepifisario es más grueso que en A.
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
porque los huesos, particularmente los de las manos y los pies, tiendenaengrosarseyhaycrecimiento excesivo del maxilar y algo menos de otros huesos de la cara. Otros tejidos, por ejemplo, la piel, también son afectados; el estado se llama en conjunto acromegalia (gr. acros, extremo; megale, grande) porque el crecimiento de los huesos en cabeza, manos y pies torna grandes a estas extremidades. Los discos epifisarios de algunos animales de laboratorio son peculiares porque no suelen ser substituidosporhuesocuandohaterminado el crecimientonormal.Por ejemplo: los discosepifisarios persisten largo tiempo en la rata hembra; en consecuencia, si se administra hormona del crecimiento a ratashembra después quehandejadode crecer, continúa el crecimiento (fig. 25-4, comparar A y C). También se ha informado que la hormona del crecimiento causa captación rápida de azufre radiactivo por el cartílago. La hormona del crecimiento preparada de hipófisis de bovinos y cerdos produce crecimiento y otros efectos metabólicos en animales de laboratorio, pero es prácticamente ineficaz en sere humanos y monos. Se ha comprobado que la hormona del crecimiento preparada de hipófisis de monos y de hipófisis humanas obtenidas en la necropsia tiene eficacia metabólica en seres humanos y monos. Debe señalarse que el crecimiento en la vida fetal, y en un breve periodo después del nacimiento, no depende en medida importante de la hormona. Aunque el efecto más manifiesto de la somatotrofina es sobre el crecimiento del cartílago en las placasepifisarias,esta hormonatambién tieneefecto extenso sobre casi todas las clases de células, de modo que en este caso parece difícilmente aplicable la noción de células blanco específicas. Por lo menos algunosde losefectosparecensermediados por péptidos que fomentan el crecimiento, llamados somatomedinas. Hormona lactógena (prolactina). Durante la preñez se necesitan varias hormonas para que las glándulasmamariasdelahembra crezcan y sedesarrollen como describiremos en el capítulo siguiente. Al nacer el producto, las glándulas mamarias de lamadre tienenunvolumensuficiente parabrindarleleche adecuada. Sin embargo,se necesita un estímulo particular para que las glándulas comiencen a secretar leche y sigan haciéndolo. Este estímulo es proporcionadopor la hormona lactógena o prolactina, elaborada en el lóbulo anterior de la hipófisis por célulasque se considera la secretan en abundancia al terminar la gestación. Después siguen secretandoestahormonamientrasla descendencia sea amamantada. Durante el embarazo se secretan
cantidadesmenoresqueprobablementeayudenal desarrollo mamario. Whitey colaboradoresprepararon la hormona lactógena en forma cristalizada. Además de estimular la secreción láctea, despierta conducta maternal en el animal expuesto a la acción; ello se manifiesta incluso al inyectarla en machos. Torna cluecas a las gallinas. En las aves, cuyos polluelos se alimentan en parte de los restos epiteliales descamados de revestimiento de la glándula del buche materno, la administración de hormona lactógena aumenta notablemente el índicedeproliferaciónepitelial del gruesorevestimientode la glándula. En realidad, el efectode la hormona lactógena sobre el buche de la paloma es un método de valoración hormonal. La hormona lactógena se explicará adicionalmente en el capítulosiguiente al hablar de la glándula mamaria. Hormonas tróficas. Ademásdelahormona del crecimiento y la lactógena, el lóbulo anterior de la hipófisissecreta otrashormonas,cadauna delas cualesestimula el crecimientoy la función de una glándulaendocrinaparticular;por este motivose llaman tróficas (gr. trophe, nutrir). (Algunos autores emplean el nombre menos adecuado de tr6picas en lugar de tróficas.) Se han identificado cuatro hormonas tróficas que se denominan según la glándula particular sobre la queactúa; a saber: 1) tirotrofina(TSH, siglas en inglQ dehormonaestimulante deltiroides),que afecta la glándulatiroides; 2) adrenocorticotrofina (ACTH), también llamada corticotrofina, que actúa sobre la corteza de las glándulas suprarrenales, y 3) y 4) dos gonadotrofinas, la hormona estimulante de los folículos (FSH) y la hormona luteinizante (LH). Las dos gonadotrofinas se producen en la hembra y en el macho, y se explicarán sus acciones sobre las gónadas en los dos capítulos siguientes. La glándula endocrina modificada por una hormona trópica particular se llama su glándula blanco. En consecuencia, la glándula tiroides es la glándula blanco para la hormona tirotrófica (TSH), y así sucesivamente. Para describir cómo las hormonas tróficasregulan el crecimiento y las actividades secretorias de las células en las glándulas blanco respectivas, y cómo la concentración de hormonas en las glándulas blanco controla las actividades secretorias de las células respectivasdellóbulo anterior de la hipófisis que secreta hormonas tróficas, debemos explicar la inhibición por retroalimentaciórr. Enel capítulo 15 se describió un tipo sencillo de mecanismoinhibitorio por retroalimentaciónque regula la secreción de una glándula endocrina, don-
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de se señaló que la concentración de iones calcio en el plasma sanguíneo rige la actividad secretoria de las célulasdelasglándulasparatiroides. Si hay muypoco calcio en la sangre,las células de las glándulas paratiroides secretan más hormona paratiroidea,locualaumenta la concentraciónsanguínea de calcio. Si hay demasiado calcio en la sangre, se inhibe la actividad de las glándulas paratiroides (inhibición por retroalimentación). Por lo menos en relación con algunas de las hormonas tróficas, la actividad secretoria de las células que las elaboran se inhibe si la cantidad de hormona de su glándula blanco excede de la concentración normal de la sangre. De manera análoga, si no hay suficiente hormona blanco en la sangre, las células roducenlahormonatróficaqueestimula la glán ula secretan más hormona trófica. que Por ejemplo: la secreción de la hormona sexual femenina por los ovarios disminuye mucho después de llegar a la menopausia. Las células de la adenohipófisis que secretan la hormona trófica que estimula la secreción de hormonas sexuales en los ovarios reaccionaninmediatamentealsecretar más hormona trófica. Hay tanta hormona trófica en la sangre que escapa por la orina. En consecuencia, si se inyecta algodeorinadeunamujerdeedadavanzada en una ratona inmadura, esta produce prematuramente hormona sexual femenina. En unprincipio se consideróque la interacción entre la hormona blanco y las células que elaboran lahormona trófica eradirecta.Pero, al aumentar los conocimientos acerca de los factores liberadores de hormonas por el hipotálamo, cabe suponer que los mecanismos de retroalimentación negativa pueden actuar por la vía del hipotálamo, o por lo menos en colaboración con él. Dicho de otra manera,pudiera ser que el exceso dehormonadeuna glándula blanco disminuya la liberación de factorliberador de hormona que regula la secrecióndela hormona trófica dada. Sin embargo, la situación es complicada, porque los mecanismos de retroalimentación no siempre son negativos y también porque algunosfactoresliberadoressoninhibitoriosyno estimulantes. Además, la secreción de factores liberadores es modificada y en algunos casos regulada por impulsos nerviosos aferentes que llegan al hipotálamo. Más adelante explicaremos este tema. Hormona estimulante de los melanocitos (MSH). NO se ha diluciado si debe clasificarse como hormona verdadera del lóbulo anterior de la hipófisis. En algunos peces y anfibios es induscutiblemente producida por la pars intermedia; sin embargo, esta no está muy bien desarrollada en el ser humano, por lo cual se ha sugerido que las células de
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la pars intermedia que producen MSH han emigrado hacia la parte anterior. En el ser humano, se ha comprobado que la MSH estimula la formación de melanina y su dispersión en los melanocitos. Las moléculas de MSH y ACTH contienenalgunassucesionessemejantesdeaminoácidos y parece probable que ambas hormonas sean elaboradas por el mismo tipo celular en el ser humano. Se hacomprobadoqueACTHy MSH pueden aumentar la pigmentación en el ser humano, pero no se ha dilucidado netamente el papel respectivo de las dos hormonas en pacientes con hiperpigmentación. Después de mencionar y describir algunos efectos de las hormonas del lóbulo anterior, enfocaremos la atención en las células que las elaboran.
Cómo se descubrió que distintas hormonas eran producidas por diferentes células valiéndose del microscopio fotónico Después decomprobarqueelgigantismo o la acromegalia dependían de que el lóbulo anterior de la hipófisis secretaba exceso de hormona del crecímiento, y'que ello solía ser el resultado de tumor en la glándula, se estudióhistológicamente el lóbulo anterior de la hipófisis de los sujetosafectadosde estamanera.Por lo regular,seadvirtióproliferación excesiva de células acidófilas,lo cual sugirió claramente que secretan la hormona del crecimiento. En segundolugar, la acromegaliaen la mujera veces guirda relación con lactación persistente, llamada galactorrea (gr. galaktos, leche; rhoia, flujo). Ello sugirió inicialmente que las células que elaboraban hormona del crecimiento también podían producirhormonalactógena.Además, la hipófisis de mujeres en etapa avanzada de la gestación varias semanas después del parto contiene aumento del número de células acidófilas algo granulosas (originalmente se llamaron células del embarazo). Tipos de células acidófilas. Surgió el problema de si algunas células acidófilassecretanhormona del crecimiento y lactógena, o si hay dos clases diferentes de células acidófilas que secreten cada hormona (el motivo en que se apoyaba esta segunda hipótesis era que había dos hormonas secretadas por tumores acidófilos y que en algunas neoplasias puede ocurrir diferenciación en ambos tipos). AI investigar lo anterior, valiéndose de métodos de coloración, se descubrió que la eritrosina y el naranja G permitían diferenciar netamente entre los dos tipos celulares (los gránulos de las células que producen prolactina se tiñe COI\ la eritrosina y los de las células que elabo-
Fig. 25-5. Microfotografía de células de la parte anterior de la hip6fisis de rata, teñida con PAS y hematoxilina. El citoplasma de las células que secretan hormonas glucoproteínicas SE titie inLensarnente por la reacción de PAS. Las flechas indicdn imágenes de Golgi negativas. (Cortesía de Y. Cierrnont.)
ran hormona del crecimiento se tiñen pálidamente con naranja G). El ME permitió diferenciar entre los dos tipos de células acidófilas según el volumen y la variación de las dimensiones de los gránulosque contienen,como explicaremos. En consecuencia, el tipo de célula acidófila que secreta hormona del crecimientosellama sounatotrófica y el quesecreta hormonalactógena, vrzarnotrófica. Tiposdecélulasbasófilas. El problemade diferenciar entredistintas clases de células basófilasy correlacionar los distintostiposcon diversasfunciones ha sido aún más difícil. En primer lugar, se comprobó por estudios químicos que la hormona del crecimiento y la lactógena son proteínas,perolashormonastróficascomo TSH, FSH y LH son del grupo de proteínas. En consecuencia, como el método del ácido peryódico de Schiff tiñe específicamente algunos grupos carbohidrato reactivos que se presentan en las glucoproteínas, cabía esperar teñir los gránulos de cualquieradelas células basófilasqueelaboranestos tres tipos de hormonas glucoproteínicas, y en realidadasíresultó(fig. 25-5). El método de Gomori también permite diferenciar netamente entre células acidbfilas y basófilas (lámina 25-1, abajo, izquierda). Se hicieron intentos ulteriores valiéndose de colorantesparadiferenciar los tiposdebasófilas,pero
siemprese presentaba el problemade relacionar hormonasparticularesconlascélulasteñidas. Los datos han tenido que acopiarse de fuentes clínicas y experimentales diversas y adaptarlos a lo que podía precisarse por coloracionesespeciales, técnicas de inmunofluorescencia y microscopio electrónico para llegar a los conocimientos actuales. Hoy se considera que la clase de célula basófila que elabora TSH, y que en consecuencia se llama tirotrófica, es una célula voluminosa, de forma irregular que, después de teñirse con la técnica de PAS, con aldehido de tionina, muestra gránulos azul púrpura. Las célulasqueproducen FSH y LH son redondeadasy no angulosasy los gránulos,con la técnica de PAS y aldehido de tionina, presentan coloración intermedia entre azul y rojo, en tanto que las células que elaboran ACTH y MSH conservan el color rojo y no captan color azul. Como señalamos, hay semejanzas en la sucesión de aminoácidos entre MSH y ACTH, lo cual hace menos seguro que haya dos tipos netos de células que producen las dos hormonas. En realidad, hay incertidumbre acerca de si la misma célula puede elaborar FSH o LH. Es difícil diferenciar dos tipos precisos de células gonadotróficas. Hastaaquí hemosexplicado lo que las coloraciones especiales y el microscopio fotónico lograron para seguir el origen de distintas hormonas adenohipofisariashastadistintostiposcelulares. Explicaremos los estudios con ME que brindaron datos adicionales. Estructura fina y mecanismos de secreción de las células cromófilas Estos temas hansido investigados afondopor Farquh,r y la siguiente explicación se funda en sus datos; quien desee más detalles debe consultar los trabajos de la autora.
Diferenciación entre distintos tipos de células cromófilas El ME permite conocer con mayor exactitud que el MF, las dimensiones y la forma de las diversas células del lóbulo anterior de la hipófisis. Aclzmás, las dimensiones y la forma d e los gránulosquecontienen se advierten tan netamente que los expertos pueden identificar tres clases de células cromófilas, según el tipo de gránulos que contienen. Para quienes deseen detalles, que se incluyen aquí como referenciaúnicamente, los gránulosdelas células mamotróficas (las crómofilas que se supone secretan hormonalactógena) tienen diámetromáximode
51STEMA ENDOCRlNO
aproximadamente 400 a 700 nm y forma algo irregular(fig.25-7); los de las células somatotróficas (que secretan hormona del crecimiento), 300 a 400 nm (fig.25-9); los de la gonadotróficas 200 a 250 nm (fig. 25-10); los de las tirotróficas, 140 a 200 nm (fig.25-11), y los de las corticotróficas(lasque secretan ACTH), 100 a 200 nanómetros. Más adelante comentaremos acerca de las dimensiones y la forma de las células que sintetizan y secretan estos distintos tipos de gránulos.
Fig. 25-6. Esquema del procmodelasecreción de hormona por las células mamotróficas del lóbulo anterior de la hipófisis de rata. La prolactina es sintetizada en los ribosomas 1) segrega y transporta del retículo endoplásmico rugoso 2 ) y se concentra en gránulos en el aparato de Golgi, Los gránulospequeños que nacen del aparato de Golgi 3) se conglomeran 4) para formar el gránulo secretorio maduro 5). Durante la secreción activa, este último se fusionacon la membrana celular 6) y el contenido es expulsado hacia el espacioperivascular por exocitosis.Cuandose inhibe la actividad secretoria y l a célula debeeliminar el exceso de hormona, los gránulos se fusionan con lisosornas 6) y se degradan, como semuestra en la figura 25-8. (Farquhar, M.G.: Mem.Soc. Endocrinol., 19:79, 1971.)
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Mecanismos de secreción en células mamotróficas La célula mamotrófica es adecuada para estudiar lasecreción porque la actividadsecretoriapuede modificarse fácilmente por medios externos. Así, la formación y la secreción de Ins gránulos pueden vigilarse confacilidad por suscaracterísticaspeculiares. Como se advierte en la figura 25-7, 10s gránulos son voluminosos y densos y a menudo de forma irregular. Ello contrastacon los gránulosde otras células cromófobas,por ejemplo,las somatotróficas, que sonalgo menores y más uniformemente esféricos (fig. 25-9). Como se muestra en la figura 25-6, el proceso de síntesis y el mecanismo de secreción de los gránulos de las células mamotróficas son semejantes a los de los gránulos de cimógeno descritos minuciosamente en el capítulo 5 eilustrados enla figura 5-21. La prolactina es un hormona proteínica; su síntesis comienza como se muestra en la figura 25-6, l) porque los aminoácidos son eslabonados por polirribosomas del retículoendoplásmicorugosodemodo que el productoreunidoentraen lascisternasdel retículo endoplásmico rugoso como se indica por 2 ) en la figura 25-6. Por virtud de vesículas de transferencia el producto reunido es transportado hacia la cara en formación de un pila de Golgi, y cuando este sáculo ha llegado a la cara de maduración de la pila, se desprendepor gemaciónuna vesícula que contiene la hormona proteínicamadura(fig. 25-6, 3 ) . Vesículas secretoriaspequeñasde esta clase se fusionan entre sí y forman vesículas más voluminosas (fig. 25-6, 4 y 51, una vesícula secretoria voluminosa se acerca a la membrana celular, la membrana que la circunda se fusiona con la membrana celular como se describe en el capítulo 5 y se ilustra en la figura 5-32, entonces, la membrana se abre hacia la superficie en el sitio donde las dos membranas están fusionadas, de modo que el gránulo desnudo es expulsado por exocitosis (figs. 25-6 y 25-7). Como se muestra en el esquema de la figura 25-6, el gránuloentra en unespaciopericapilarvago entre el borde celular y la membrana basal del capilar. El gránulo o la substancia del mismo atraviesan la membrana basal y la pared del capilar de modo que la hormona entra en la circulación. Inhibiciónde la secreción. Cuando el lactante deja de ser amamantado, el estímulopara la función continuada de células mamotróficas desaparece. Farquhar descubrió que aunque siguen acurnulándose gránulos secretorios en las primeras 12 a 18 horas, el número pronto comienza adisminuir.Además, aparecen lisosomas y puede advertirse que se
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
Fig. 25-7. Micrografíaelectrónica ( X 42 000) de parte de una célula mamotrófica en el lóbulo anterior de la hipófisis de una rata en lactación, en el cual se advierten gránulos secretorios (sg) orientados hacia el espacio perivascular y que se estánexpulsando por exocitosis. Las membranas de varios gránulos se continúan con la membranacelular donde indicanlasflechas. B, láminabasal del endoteliocapilar.(Farquhar, M.G.: Mem. Soc. Endocrinol., 79:89,1971.)
fusionancon los gránulos y porellolos destruyen (figs. 25-6 y 25-8). Esta última figura muestra dos lisosomas, el superior un cuerpomultivesicular y el inferior un cuerpodenso, que contienen restosde gránulossecretorios.
Células somatotróficas La estructura fina de una célula somatotrófica se ilustra en lafigura 25-9, en la cualseadvierten las cisternasparalelas del retículoendoplásmicorugoso, los sáculos de Golgi, algunas mitocondrias y abundantes gránulos específicos algo menores y mucho más regularmenteredondeadosque los de las células mamotróficas. El mecanismo de síntesis y secreción de los gránulos es semejante a l de las céluIas mamotróficas y los gránulostambiénentran en el espaciopericapilar. El efectode la inhibición se estudia menosfácilmentequeenlas célulasmamotróficas,perotambién en este caso parece ser que los lisosomas eliminan el exceso de gránulos.Farquharseñala que en las célulassomatotróficas la eliminación del exceso de gránulos por los lisosomas produce formación de imágenes de mielina,como se ilustró en lafigura 5-41. Se desconocequécomponentesde los gránulos somatotróficos puedan motivar su formación.
Células gonadotróficas Como señalamos, las funciones de estas células se explicarán en los dos siguientes capítulos; a diferencias de lasmamotróficas y las somatotrbficas,que sintetizan y secretan hormonas proteínicas, los grá-
Fig. 25-8. Micrografíaelectrónica de parte de unacélulamamotrófica en el lóbulo anterior de la hipófisis de una rata durante la lactancia un día después de separarla dela prole lactante, en la cual se advierten lisosomas secundarios. Se observa un cuerpo . vesimultivesicular ( l y , ) al igual que un cuerpo denso ( 1 ~ ~ )Las culas pequeñas (ve) quetienen contenido de gránulos finos probablementeseanlisosomasprimarios.(Farquhar, M.G.: Mem. Soc.Endocrinol.,19:91,1971.)
SISTEMA ENDOCRINO
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nulos sintetizados y secretados por las células gonadotróficas son glucoproteínas. Las células gonadotróficas funcionales de la rata hembra son redondeadas con algo de retículo endoplásmico rugoso y aparato de Golgi central (fig. 25-10). Los gránulos son redondeados y varían en dimensiones; los más grandes son algo menores que los de las células mamotróficas o somatotrófica. Las células gonadotróficaspueden
Fig. 25-10. Micrografíaelectrónica ( X 5 450) de parte de una célula gonadotrófica (GT) enel lóbulo anterior de la hipófisis de una rata hembra. Obsérvense el contorno redondeado, el retículo endoplásmico rugoso, la región de Golgi (Gc) y el contenidode gránulos secretorios (diámetro, 200 a 250 nm). La célula también contiene algunas gotitas densas (dr). (Farquhar, M.G.: Mem. SOC, Endocrinol.,19:101,1971.)
contenergotitasdensas,voluminosasdeglucoproteína (dr en la figura 25-10) además de gránulos. Probablemente haya dos clases decélulasgonadotróficas, una que secreta hormona estimulante de Fig. 259. Micrografiaelectrónica ( X 6 900) departedeuna los folículos (FSH) y la otra hormona luteinizante célula somatotrófica (ST) o célula que elabora hormona del creci(LH). ~1 mecanismo de en las células gomiento, enel lóbulo anterior de la hipófisis de una rata en crecinadotróficas es semejante al de otras células basófimiento.Ademásdeabundantesgránulossecretoriosredondos (diámetrode 3-33 a 400 nm), la célulamuestraregiónde ~ ~ l glas, i Pero, en la no embarazada, como describiremos (Gc) y cisternas de retículoendoplásmico rugoso (er). (Farquha en detalle en el capítulo siguiente, la actividad secreM.C.: Mem. Soc. Endocrinol., 19:97, 1971.) toria de las dos clases de células gonadotróficas si-
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SlSTEhlAS k APARATOS DEL CUEIIPO
gue un ritmo cíclico durante los años entre la pubertad y la menopausia. Efectos de la castración. Las funciones de las hormonas gonadotróficas (FSH y LH) consisten en estimular las glándulas sexuales para producir desarrollo y maduración de las células germinativas y secreción dehormonas sexuales. Ahora bien, para circunstanciascorrientes existe un mecanismo de retroalimentación negativa por virtud delcual el aumento de la concentración de hormonas sexuales en la sangre impide que las células gonadotróficas secreten en exceso. Sin embargo, si se extirpan las glándulas sexuales de modo que no puedan producir hormona sexual, este efecto inhibitoriosobregonadotróficasdesaparece y, enconsecuencia,trabajan m$s intensamente y secretan en exceso. Ello sueleestudiarsealcastrar animales hembra,en esas circunstanciaslas células gonadotróficas se tornan bastante más voluminosas. Los estudios realizados con ME han comprobado que ello depende,principalmente,demayordesarrollo del retículo endoplásmico rugoso, cuyas cisternas se dilatan. La región de Golgi también destaca más y aumenta el número de gránulos en el citoplasma.
dilataciónglobosadelascisternasdelretículoendoplásmico rugoso por material con densidad electrónica moderada. Sin embargo, este aumento de la síntesisno se manifiestapor aumento de los gránulos, por motivos que aún se desconocen. Comoseñalamos, la secreción por las células tirotróficas se inhibefácilmentealadministrara un animal hormona tiroidea. La inhibición depende de un mecanismo de retroalimentación negativa, porque si se administra hormona tiroidea a un animal en el que se ha extirpado la tiroides,desaparece el factorqueestimulaalas células tirotróficas y éstas recuperan su aspecto normal, y además el producto del retículo endoplkmico rugoso es elaborado crecientemente por el aparato de Golgi y se forman gránulos normales.
Células tirotróficas
PARS INTERMEDIA
La secreción de las células tirotróficas es una hormona glucoproteínica (TSH) que regula la actividad de las células foliculares de la glándula tiroides, las cuales,asuvez,secretan las hormonas tiroideas que en breve estudiaremos. Con el ME, las células tirotróficas muestran contornosangulosos(fig. 25-11) y los gránulosque contienen tienen dimensiones menores que en cualquiera de las demás cromófilas que hemos explicado, con diámetro máximo de 150 y 200 nm; el mecanismo de secreción de los gránulos parece ser semejante al descrito para otras células cromófilas. La secreción de TSH en estado normal es regulada por la concentración de hormona tiroidea en la sangre por virtud del mecanismo de retroalimentaciónnegativaqueexplicamos. En consecuencia, es comparativamente fácil estudiar el estímulo o la inhibición de la secreción en las células tirotróficas, en el primer caso al suprimir la glándula tiroides y en el segundo al administrarhormona tiroidea al animal. Cuando se extirpa la glándula tiroides, las células tirotróficas aumentan mucho de dimensiones y Farquhar describeque ello dependeprincipalmentede
Está menos bien desarrollada en el ser humano que en muchos animales. En el hombre, lo que suele interpretarse como pars intermedia consiste principalmenteen: 1) una hilerairregulardefolículos que contienen material coloide que se tiñe pálidamente y está formada por células pálidas (fig. 25-12 y 2 ) algunas hileras de células de dimensiones moderadas con citoplasma granuloso intensamente basófilo (fig. 25-12, centro). (Los gránulos desaparecen rápidamente a menos que la fijación sea inmediata.) Estas células puedenextendersea la parte nerviosa (fig. 25-12, arriba, derecha). En algunas especies (por ejemplo, peces y anfibios)lascélulasdelaparsintermediaproducen la hormona estimulante de los melanocitos (MSH, también llamada intermedia). Como sefialamos, no 5e ha dilucidado en el ser humano si la MSH es elaborada por las mismas células que la ACTH. Además,cabesuponerque la célula o las células que elaboran estas hormonas en el ser humano sean basófilas del lóbulo anterior. Parece lógica la noción de que en el ser humano estas células han emigrado de la pars intermedia al lóbulo anterior.
PARS TUBERALIS Aunque es una prolongación ascedente de la parte anterior tiene distintaestructuramicroscópica. Las células sonmás o menoscúbicas y noposeen gránulos citoplásmicos; el citoplasma presenta basofilia difusa y leve. La pars tuberalis posee abundantes vasos. Se desconocetotalmentesufunción, si acaso la tiene.
COMO LLEGAN LOSFACTORES REGULADORES DE HORMONAS ELABORADOSPOR LAS NEURONAS HIPOTALAMICAS A LAS CELULAS SECRETORIAS DEL LOBULO ANTERIOR PARA REGULAR LA SECRECION La regulación de la actividad de las células secretorias en el lóbulo anterior por células nerviosas del hipotálamo es posible porque el lóbulo anterior recibe parte de su riegosanguíneopor lo queseha
Fig. 25-11. Micrografíaelectrónica ( X 6 400) de una célula tirotrófica del lóbulo anterior de la hipófisis de la rata.Adviértame el contorno anguloso y los gránulos 150 a 200 secretorios(diámetro, nm) menores que los de las células (ST). somatotróficas adyacentes Contiene aparato de Golgi pequeño(Gc)yrelativamentepoco retículo endoplásmico rugoso (er). Los gránulossecretorios (sg) nalos sáculos de Golgi cen de superior de(flechas, recuadro recho) y son liberados por exocitosis (recuadro inferior izquierdo). Varios gránulossecretoriosestán siendoexpulsadosporexocitosis en los sitios que indican las flechas. La B indica la lámina basal.(Farquhar, M.G.: Mem,Soc. Endocrinol., 19:105, 1971.)
llamado la circulación Izipofisioportal (o hipotalarnohipofisioportul). Paradescribirestaregulación más a fondo debemos explicar el riego sanguíneo de la zona, que proviene de las arterias hipofisarias superiores. Las arteriashipofisariassuperiores,que son varias,nacendelpolígono de Willis. Se acercana la glándula en forma de un grupo anterior y otro posterior(fig. 25-13). Las arterias del grupo anterior penetran a la porción superior de la pars tuberalis (fig. 25-13) y, en
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
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Parte anterior
1948.)
parte intermedia
Parte nerviosa
Lámina de Color 25-1
Lámina 25-1. Ilustraciones de algunas partes características de la hiphfisis. Arriba, izquierda, Célulaneurosecretoria del núcleo paraventricular del hipotálamo enla cual se advierten gránulos neurosecretorios y substancia de Nissl en el cuerpo celular (teñido con azul Iuxol rápido y violeta de cresilo). Centro, izquierda. Porción anterior de la hipófisis (teñida con el método de Ezrin y Wilson); las células acidófilas tienen color amarillo naranja; se advierten dos clases de células basófilas, rojas y púrpura. La diferenciación entre células cromófobas y cromófilas es menos neta conlamayor parte de los colorantes. Abajo, izquierdu, Lbbuloanterior de la hipófisis (colorante de Gomori). Las células acidófilas son rojas y las basófilas de color azul páliao, Arriba, derecha, Lóbulo posterior de la hipófisis (colorante de Gomori). Adviértame las ramificaciones terminales de un axón rodeadas de material neurosecretorio. También hay un cuerpo de Harring. Abajo, derecha, Lóbulo posterior de la hipófisis (colorante de Gomori). Las células acidófilassonrojas y basófilas de color azul pálido, Arriba.derecha, Lóbude u n ax6n con acumulacihn de materialneurosecretorioalrededor.
SISTEMA ENDOCRlNO
general, se vuelven hacia abajo; al descender en dirección del lóbuloanterior, emiten abundantesramas; las que nacen más arriba pasan a la región de la eminencia media (fig. 25-13) y las que se desprenden a niveles inferiores van al tallo .neural (fig. 2513). Todos estos vasos terminan en penachos de capilares anchos y tortuosos. Green considera que los vasosarterialesy los penachoscapilaresen los cuales terminan están rodeados por una vaina peculiar de tejido conectivo. Los penachos capilares desembocan en vénulas que retornan por las mismas vainashacia la pars tuberalis(fig. 25-13, línea de guiones), donde se unen entre sí para formar vénulas de mayor calibre (fig. 25-13, líneas de guiones); después descienden para vaciarse en los capilares sinusoidales del lóbulo anterior de la glándula. Como las vénulas que drenan los acúmulos capilares de la eminencia media y el tallohipofisariocontienen sangre venosa que entonces se vacía en un sgundo lechocapilar,forman un sistema portal, nombre que debe ser conocido de quien ya estudió la circulación portal en el hígado. El grupo posterior de las arterias hipofisarias superioresatraviesan la porciónposteriordeltallo (fig. 25-13). Las ramas superiores riegan la eminencia mediaylasinferiores niveles másbajos del tallo. También en estecasolasramasterminanen penachos de capilares tortuosos y anchos que, junto a los vasos que llegan y salen, están dentro de una vaina de tejido conectivo. Las vénulas de estos penachos capilares pasan por delante a la pars tuberalis (fig. 25-13, líneas de puntos) y drenan en la parte anterior;en consecuencia,estasvénulastambién forman parte del sistema hipofisioportal. No parece haber más conexiones que las anastomosis capilares entre la eminencia media y el resto del hipotálamo. En consecuencia, la circulaciónhipofisioportal no está destinada a brindar sangre de la mayor parte del hipotálamo a la parte anterior de la hipófisis sino a llevar sangre de la eminencia media y el tallo hipofisario a la parte anterior. Según Green, la circulación portal no participa en el drenaje de sangre de la parte nerviosa hacia la parte anterior. LOSfactores reguladores de hormonas son producidos por los cuerpos de células nerviosas en distintas partes del hipotálamo. Los cilindroejes de estas células nerviosas terminan en la eminencia media o posiblemente en el tallo hipofisario, donde los factores reguladores entran en los capilares y drenan en el lóbuloanterior. Sin embargo,notoda la sangre que llega a la parte anterior desde las arterias hipofisarias superiores tiene que atravesar penachos capilares en la eminencia media, el tallo hipofisario
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o ambos sitios, porque algunas ramas arteriales pasan directamente hacia abajo de la pars tuberalis a la parte anterior (fig. 25-13). La hipófisis también recibe sangre de las arterias hipofisarias inferiores. Son el riego sanguíneo principal para el lóbuloposteriorytambiénbrindan sangre arterial par el lóbulo anterior. Sin embargo, no hay pruebas de que la sangre de este origen Ilegue al sistema hipofisioportal, por lo cual no entraremos en más detalles.
FACTORES REGULADORES DE HORMONAS Para que no haya confusión debemos aclarar desde el principio que aquí emplearemos el nombre de factor regulador de hormona para denotar específicamente los factores que rigen las actividades secretorias de las células del lóbulo anterior de la hipófisis.Además, se ha comprobado que estos factores son sintetizados en los cuerpos de neuronas y pasan por los cilindroejes para ser liberados al lado de los ovillos capilares (que acabamos de decribir), donde se absorben. Así pues, llegan al lóbulo anterior por lasangre,donde,alpasarpor los capilaressinusoidales,actúan sobre las célulassecretorias. Sin embargo, no todo esto se descubrió inmediatamente. Dos observaciones importantes ayudaron a comprobar que hay factores reguladores de hormonas que actúan sobre el lóbulo anterior, como explicaremos. Evolución de los conocimientos. Ya hemos advertido que la hipófisis consiste en dos lóbulos y en breve explicaremos el posterior. Se sabía desde hace mucho que podían extraerse dos hormonas del lóbulo posterior, Ilamadas vasopresina y oxitocina, cuyo papel en el cuerpo explicaremos. Lo que nos importa es que en un principio se supuso que estas hormonas del lóbulo posterior en realidad eran elaboradas en el mismo. Pero, se descubrió que se formaban en neuronas cuyo cuerpo celular estaba en los conjuntos de neuronas supraóptico y a estos paraventricular (los neuroanatomistasllaman grupos de cuerpos de células neuronales núcleos); el sitio de estos núcleos se indica en la figura 25-14, Desde elcuerpo celular de estasneuronas la hormonadesciende por el cilindroeje hacia el lóbulo posterior, donde hay una disposición que permite que sea absorbida hacia los capilares. En segundo lugar, las células en elhipotálamo que producen neurosecreción también son células nerviosas completamente funcionales. Experlmentan sinapsis con otras neuronas y los axones propagan impulsos sólo soncélulasnerviosassino nerviosos.Comono también secretorias, se llaman célulasneurosecretorias.
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
Mientras tanto, se habían hecho observaciones que sugerían que las células secretorias del lóbulo anterior de la hlpóflsis estaban en clerta medida bajo regulación nervlosa Como no se descubrleron flbras nerviosas hacia ellas, que explicaranestaregulaclón tenía que hallarse otra expllcación. Por ejemplo. una de las hormonas tróflcas producldas porlas células gonadotróflcas del lóbulo anterlor esla hormona luteinizante (LH), ycomoexpllcaremos en el siguiente capítulo,uno de susefectosescausar que cualquierfolículoovárico maduro se rompa y libere los óvulos hacla los ovlductos,dondepueden ser fecundadosen caso deque la hembra se aparee en esta etapa (en la mujer sólo suele liberarseunóvulo). Se observóquedurante el verano una coneja hembra vlrgen suele hallarse en un estado continuo en el cual hay varlos folículos maduros, listos para romperse en los ovarios; sin embargo, la rotura exige LH Después se advirtió que si la hembra se apareaba,inclusocon un machoestéril, los folícuios se rompían. Así pues, era patente que impulsos nerviosos aferentes desencadenados por el acto de¡ coito de alguna manera debían haber estimulado la secreción de LH por las células del lóbulo anterior de ia hipófisls. y después se comprobó que ello dependía de Impulsos nerviosos aferentes que eran revelados al hlpotáiamo y causaban secreclón de un factor regulador. Quizá sea másInteresante que algunas conelas vírgenes ovulan cuando hay un conejo macho en la cercanía inmediata. Además, por estlmulación eléctrlca del hipotálamo puede producirse una descarga de LH (requisito para la ovulaclón). Se está tornando patente que muchas alteraciones del CICIO menstrual en las mujeres (que explicaremos en el siguiente capínilo) no resultan de insuflclencla ovárica o hlpoflsaria, sino de dlsfunclón de los circuitos nerviosos hlpotalámicosque, en parte,rigen los cuadros de actividad secretoria de las célvlas neurosecretorlas. Otro ejemplo de que la funclón hlpoflsarla es modlflcada por la activldad mental se tiene en los estados generales de alarma. Situaclones pslcológicas que pueden acontecerproducentenslónmental Ya se ha mencionado queen algunas sltuaclonesun lndlvlduo puede experimentar cólera o temor y que el cuerpo se prepara para la lucha o la huida; ello depende de que el estímulo de la divisiónsimpáticadelsistemanervloso autónomo; produce muchos camblos funcionales en el cuerpo que pueden ser de utilidad pasajera para la lucha o la huida pero, si persisten, eventualmente causan síntomas inconvenientes. Sin embargo, además de activar la división simpática del sistema nervloso autónomo, los estados de alarma pueden hacer que el hipotálamo produzca másfactorliberador, que hace que las Células que elaboraban la hormona tróflca (ACTH) la liberen en mayor cantldad y ello, a su vez aumenta la hberación de hidrocortlsona por la corteza suprarrenal. Como veremos despcjés, ello tlene diversos efectos metabólicos. Se trata de un ejemplo de cómo el estado general de alarma puede causar cambios en la función de alguna% glándulas endocrlnas. En el estado constante de alarma el cuadro hlstológlco en muchas glándulas endocrlnas
se modlfica; en realidad, este es uno de los motlvos de que muchas glándulas obtenldas de la necropslade personas que han muerto después de enfermedades y duraderas no son adecuadas para estudlarlas con el fln de conocer la estructura hlstológlca normal
Factores (hormonas) liberadores e inhibitorios Hoy se aceptaque los factoresreguladoresde hormonasproducidos enel hipotálamoliberados hacia los capilares del sistemahipofisioportalafectan las'diversas células secretorias del lóbulo anterior, como explicaremos. Las células secretorias del lóbulo anterior son estas: mamotróficas, somatotróficas,gonadotróficas,tirotróficas,corticotróficas y, en algunas especies por lo menos,melanotróficas. Los factores (a menudo llamados hormonas) reguladores de hormonas que estimulan o inhiben la liberación de las hormonas respectivas suelen designarse por iniciales: FLP para factor liberador de prolactitza y FIT para factorinhibidordeprolactina; FLG para factor liberador de hormona del crecimiento y FIG para factor inhibidor de hormona del crecimiento (que también se llama somatostatina); FLF para factor liberador de hortnona estimulante de los folículos; FLL para factor liberador de hormona luteinizante; FLT pra factor liberador de tirotrofina; FLC para factorliberadordecorticotrofina; FLM para factor liberador de hormotza estimulante de los melanocitos y FIM para factor inhibitorio de hormona estimulantedelosmelanocitos. (Cuando estosfactores se llaman hormonas, se emplea la letra H en lugarde la F, por ejemplo, en HLC paradenotar hormona liberadora de corticotrofina. En este sentido emplearemos como sinónimo factor y hormona.) Los efectos de las hormonas tróficas y sus factores reguladores se mencionarán en el resto de este capítulo en relaciónconlasglándulastiroides y suprarrenales y en los doscapítulos siguientes al hablar del aparato reproductor del varón y la mujer.
¿Donde se forman los factores reguladores de hormonas? Está plenamente comprobado el sitio de los cuerpos de las células neurosecretorias que producen las dos hormonas liberadas por el lóbulo posterior de la hipófisis, como se muestra en la figura 25-14, pero no es fácil localizar el sitio de las que elaboran 10s factores reguladores para las células del lóbulo anterior, y no se han definido claramente las vías axónicas desde estas células hasta los capilares de la eminencia media. Como mencionamos, las células neu-
SISTEMA ENDOCRINO
rosecretoriasqueregulan las actividadesdesecreción del lóbulo anterior liberan los factores reguladores en las terminales axónicas hacia las áreas perivasculares de la eminencia media y el tallo hipofisario, y estos vasos llevan los factores al lóbulo anterior de la hipófisis. Las células neurosecretorias que producenfactoresqueregulanhormonasparecen extenderseen todo el hipotálamoperiventricular, inclusoenregiones nohipotalámicasdelcerebro, como el área paraolfatoria y septum pellucidum. A diferencia de las célulasneurosecretoriasde los núcleos supraóptico y paraventricular,queproducen las dos hormonas del lóbulo posterior, las células hipotalámicas que se sospecha producen los factores reguladores de hormonas suelen ser pequeñas, no muestran gránulos específicos limitados por membranay no forman grupos netos; en cambio, estándispersas entreotros tiposcelulares; ello se ilustra bien en el casodelascélulasqueelaboran factor liberador de hormona luteinizante (FLL), como explicaremos. Ahora que se han aislado y purificado algunos de los factores reguladores de hormonas, pueden producirse anticuerpos específicos contra ellos que son adecuadospora localizar las células hipotalámicas que los producen. De esta manera, se descubrió que
Fig. 25-14. Esquema del trayecto del haz hipotalamohipofisario. Este haz de fibras participa en la secreción de ADH y oxitoci; na por las células neurosecretorias que tienen su cuerpo en los núcleos supraóptico y paraventricular del hipotálamo. Las hormonas son liberadas de los axones de estas células en la parte nerviosa de la hipófisis. Las células que secretan factores reguladores de hormonas también se presentan en el hipotálamo, pero dispuestas de manera difusa y con axones entremezclados.
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en el ser humano y el mono los cuerpos de las célulasneurosecretoriasqueelaboran FLL formanuna malla laxa que se extiende precisamente desde límites anteriores hasta los posteriores del hipotálamo, peroestámásconcentradoen la región preóptica (anterior)y en el hipotálamo medial basal. Así pues, las células neurosecretorias que elaboran FLL parecenestarentremezcladascon otros tipos de neuronas en todo el hipotálamo.Además,hay superposiciónentre la distribuciónde las neuronas que secretan FLL y las células neurosecretorias que elaboran estos factores, por ejemplo, el factor inhibidor de hormona del crecimiento (somatostatina). En consecuencia, por lo menos algunas de las célulasneurosecretoriasentremezcladasconlasneuronas que secretan FLL constituyen otros componentes de lo que se llama sistema neurosecretorio hipofisiotrófico, lo cual denotatodo el sistema de células neurosecretorias que elaboran los diversosfactores que regulan la función del lóbulo anterior de la hipófisis. Pero, el asunto es aún más complicado.
Otros posibles papeles de los factores reguladores de hormonas Las células FLL situadas más anteriormente en la región preóptica parecen envlar sus axones a un ovillo de capilares en las cercanías de la lámina terminal (órgano vasculoso de laláminatermlnal). Sin embargo, no es clarosiestaestructura neurovascularguardaalguna relación con la regulaclón de la secreclón de LH por el lóbulo anteriorde la hipófws. En realidad,algunos de los factores reguladores de hormonas pudieran participar enactividadesdiferentes de la regulaciónhipofisiotrófica; por ejemplo: hay datos de que el factor liberador de TSH (FLT), que se ha descubierto en muchas regiones del cerebro, puede actuar como neurotransmlsor además de regular la TSH. A la inversa, otras substancias,de la indole de dopamina, que tienefunción comprobadacomoneurotransmisor,tambiénpueden actuar como factores hipofisiotróficos. La dopamina es liberada en las terminales axónicas perivasculares en la eminercia media y hay datos zdecuados de que inhibe la secreción de prolactina a nivel del lóbulo anterior de la hipófisls. En realidad, muchos neuroendocrinólogos consideran que la dopamina es igual al factor inhibidor de prolactina (FIP) antes identificado. Además, se han aisladofactoreshipofislotróficosdel liquido cefalorraquídeo, y se ha comprobado que el epitelio ependimario que reviste la eminencia media y el tallo de la hlpóflsls transporta diversas substanclas inyectadas en el líquido cefalorraquideo a la sangre hipofisioportal. En consecuencia, sesupone que los factoresreguladoresde hormonas pueden pasar por las células de revestimiento epitelial ependimario del techo de la eminencia media para entrar en el plexo capilar primarlo del sistema portal de la hipófisis. Por ello, es evidente que el siste-
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUEI(PO
mona antidiurética. Si no se producen en cantidad suficiente, los túbulos contorneados distales y colectoresde los riñones noabsorben la parteque les corresponde del filtrado normal; en consecuencia, el volumen de orina es muchas veces el normal. Sin embargo, hay algunos aspectos desorientadoracerca de la enfermedad. Por ejemplo: se sabía que puedesercausada por lesiones del hipotálamoy también al interrumpir la vía nerviosa que conecta los núcleos hipotalámicos con la parte nerviosa (fig. Conclusiones 25-14). Pero, la enfermedad podía corregirse valiéndose deextractosde la partenerviosa. En conseLo que hemos explicado permite comprender por qué cuencia, se supuso equivocadamente que la hormoel lóbulo anterlor de la hipófisis se desarrolla y perma- na antidiurética era elaborada por la parte nerviosa nece en íntlmarelacióncon el hlpotálamoTambién y que esta Gltima necesitaba inervación adecuada de expllcacómo los slstemasnervioso y endocrino,relala región hipotalámica para producirla. clonados con los impulsos y las emociones, están intiDespués,cuando se inyectaronextractosde la mamente enlazados y de esta manera pueden afectar, parte nerviosa en animales, se advirtió que causay probablemente lo hagan, las funciones mutuas. ban que el músculo liso se contrajera o aumentara de tono. La hormona que producía estos efectos se IlaPARTE NERVIOSA (NEUROHIPOFISIS) mó oxitocirza (gr. oxys, rápido; tokos, parto) o PiLa partenerviosa de la hipófisis participa en el tocin, y, como su nombre lo indica, actúa principalsistemaendocrino de manerapococorriente, pues mente en el músculo liso de la pared del útero, donno contiene los cuerposcelularesde las neuronas de su acción facilita la expulsión. La oxitocina tamcuyas hormonas llegan a la sangre que la atraviesa. bién es liberadapor el estímulode la lactación (o Los cuerposcelulares, comoseñalamos, están si- del ordeño), y actúa al hacer que las células mioepituados en los nticleos supraópticos y paraventricula- teliales que rodean a los alveolos que secretan leche res (grupos de cuerpos de células nerviosas) del hi- de las glándulas mamarias se contraigan; ello propotálamo(fig. 25-14). En consecuencia,las hormo- duce expulsiónde la leche quecontienenhacia el nas son sintetizadas en estos núcleos. Hay dos horsistema de conductos mamarios. Las dos hormonas monas del lóbulo posterior producidas en los cuer- son péptidos. posdeestascélulasnerviosas, la hormonaantiAunque ambas hormonas podían extraerse de la diurética (ADH, también llamada vasopresina) y la parte nerviosa, fue desorientador que la estructura oxitocina. La hormonaantidiurética es elaborada microscópica no fuese característica de glándula enpor células neurosecretorias en los núcleos supraóp- docrina. Sin embargo, con el tiempo se comprobó ticos y la oxitocina por células en los núcleos para- que las hormonas extraídas de la parte nerviosa no ventriculares. Sin embargo, parece que en cada uno son elaboradas en ella,sinoen los cuerposdelas de estos núcleos hay algunas células que elaboran la neuronas situadas en los núcleos paraventriculares y otrahormona,pero,ninguna de ellas producelas supraópticos,yque llegan a la parte nerviosa al dos hormonas. Desde los cuerpos celulares, 1as.hor- descender por axones en el haz hipotalamohipofisamonas descienden por axones del haz hipotalamohirio (fig. 25-14), en forma de gránulos que contienen pofisario a la parte nerviosa (fig. 25-14), donde los proteínas llamados neurofisinas, además dela horcilindroejesterminan en relaciónconcapilares(lámona. En consecuencia, si se interrumpe el haz himina 25-1, abajo, derecha y centro, derecha). potalamohipofisario, la neurosecreción no puede llegar Evolución de los conocimientos acerca de sus fun- a la parte nerviosa para entrar en la sangre y llegar a cionesendocrinas. Desde hacemucho se supo que los riñones, y puede sobrevenir diabetes insípida. Valiéndose de la coloraciónconhematoxilinay las lesiones de la parte nerviosa puden producir una enfermedadllamada diabetesinsipida. (Es una en- alumbre crómico, se han observado gránulos neurosecretorios en los núcleos hipotalámicos en todas las fermedadmuy distintadeladiabetes"sacarina", que explicaremos más adelante.) La diabetes insípi- especies estudiadas,entre ellas el serhumano. En da se caracteriza por producción de abundante ori-. los mamíferos son gránulos muy pequehos (lámina na de densidad baja. Durante muchos años se consi- 25-1, arriba,izquierda). Las célulasnerviosas que las características deró que este padecimiento dependía de que la parte los producen poseen todas nerviosa noelaborabaunahormonallamada hor- corrientesdeneuronas,queincluyencuerposde ma neurosecretorlo hlpofislotróflco es complejo y, hasta la fecha, difícil de definir. Algunos de los factores liberadores de hormonas se han alslado e ldentiflcado como péptidos pequeños. Por ejemplo, el FLL es un decapéptido con sucesión conocida de aminoácidos. Hoy se emplean ampllamente en los laboratoriosdeinvestlgaclón y en clínicapreparaclones de síntesls de este factor. Sin embargo, casi nada se sabe acerca de otros factores reguladores, como el factor liberador de cortlcotroflna (FLC).
SISTEMA ENDOCRINO
Nissl en el citoplasma (lámina 25-1, arriba, izquierda). Estructuramicroscópicade la parte nerviosa. En la mayor parte de las especies este lóbulo de la hipófisis no muestraestructura bien organizada. Sin embargo, Bodian comprobó en las zarigiieyas que la partenerviosaesdividida en lobulillos portabiques, los queposeenmuchosvasossanguíneosde pequeño calibre, a los cuales llega la mayor parte de la neurosecreción (fig. 25-15). La porción más central de cada lobulillo consiste principalmente en grupos de fibras del haz hipotalamohipofisario. Con coloraciónadecuada, en estasfibrasnerviosas se advierten gránulos delicados de neurosecreción. De la mitad de cada lobulillo las fibras se acercan al tabique que lo rodea; cerca de la terminación, cada una está rodeada por una envoltura cilíndrica de substancia neurosecretoria que se absorbe desde el final del cilindro hacia los vasos sanguíneos del tabique. Bodian llamó a la zona de cilindros adyacente a los tabiques zona en empalizada (fig. 25-15). En la porción media de cada lobulillo pueden observarse los núcleos de los pituicitos (fig. 25-15); son una clase de célulaneuróglicaytienen hnción de sostén. Las prolongacionescitoplásmicas se extiendenentre los cilindrosdematerialneurosecretorio en la zona en empalizada (fig. 25-15). En la parte nerviosa se advierten gránulos que se tiñen de obscuro con la técnica de Gomori y se Ilaman cuerposdeHerring (lámina 25-1, arriba,derecha y fig. 25-15). Probablemente sean formaciones del bulbo terminal de axones del haz hipotalamohipofisario que terminan dentro de la substancia de la
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parte nerviosa, en los cuales hay acumulaciones de material neurosecretorio. Parece probable que la estructura microscópica de la parte nerviosa de otras especies sea básicamente semejante a la de la zarigiieya, pero que no esté tan netamente organizada en lobulillos. El material neurosecretorio de las terminales axónicas es absorbidopor los vasossanguíneos dedisposiciónmás irregular (lámina 25-1, abajo,derecha). Con el ME, las terminales axónicas dilatadas de la parte nerviosa de las células neurosecretorias hipotalámicasseobservan como se ilustra en la figura 25-16. Cuando estas células sonestimuladas en el hipotálamo, los gránulos de neurosecreción almacenados (sg en la fig. 25-16) son liberados de las terminales axónicas y el producto secretorio atraviesa el espacioperivascular (pvs en la fig. 25-16) para entrar en un capilar (que se observa abajo a la izquierda en la fig. 25-16). El cuerpodeuna célula neurosecretoriaen el núcleo supraóptico se ilustró en la figura 17-13.
GLANDULA TIROIDES Anatomíamacroscópica. Esta glándula se llamó tiroides (gr. thyreos, escudo alargado; eidos, forma) porque tiene forma de escudo (fig. 25-17). Posee dos lóbulos de tejido glandular muy vascularizados unidos por un istmo (fig. 25-17). El istmo está situado sobre el segundo y tercer anillos cartilaginosos de la tráquea. Los dos lóbulos, en su mayor parte, están pordelanteyporfuerade la tráquea,inmediatamente debajo de la laringe, pero las porciones supe-
Tabique Fibras de pituicitos
en ernDalizada
Fig. 25-15. Esquema de la organización de la parte nerviosa de la hipófisis de la zarigiieya. (Bodian, D.: Bull. JohnsHopkinsHosp.,
89:354, 1951.)
Axones en corte transversal
Axón
Cuerpo de Herr
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SlSTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO Fig. 25-16. Mirrogratíaelectrhnica ( X 30 000) quemuestra, en la porción superior, varias terminales aximicas bulbosas neurosecretorias (at) en la partenerviosa de la hipófisis deunarata. Adviértame los abundantesgránulosneurosecretorios (sg); también hay vesículas pequeñasde superficie lisa (sv) y mitocondrias ( m ) . Se adviertenprolongaciones depituicitos(Pp)en intima relación con las terminales axónicas y tambiénconuncapilar enel Ú P I gulo inferiorizquierdo; una prolongación apoyasobre la lámina basal (B), situada entre las terminales axónicas por arriba y el espacio perivascular (pvs) por abajo. En el otro lado de este espacio se advierte una segunda lámina basal ( B , ) que rodea al endotelio (E)de es fenestrado). un capilar (el cual El espacio blanco en el úngulo inferior izquierdo esla luz del capilar.(Patersnn, J . . A. y Leblond C. P.: J. Comp. Neurol., 175:373, 1977.)
riores se extienden por un breve trayecto hacia arriba en ambos lados (fig. 25-17). ESTRUCTURAMICROSCOPICA DE LA GLANDULA TIROIDES COMO SE OBSERVA CON EL MF La glándula está cubierta por dos cápsulas; la externa se continúa con la aponeurisis pretraqueal y es parte de la misma, la cual, a su vez, es parte de la aponeurosis cervical profunda. La interna debe considerarse l a cápsula verdadera de la glándula. Consisteen tejido conectivofibroelásticoyemitetabiques hacia la glándula que brindan sostén interno y llevanvasos sanguíneos,linfáticosynervios hacia la substanciaglandular. Los tabiquesdividen a l a glándula en lobulillos cuyos límites apenas pueden apreciarse en la superficie delórgano(fig. 25-17). Sin embargo, los tabiques no se unen entre sí para delimitar lobulillos completamente separados de tejido; en consecuencia, la glándula no es lobulada sino seudolobulada. Folículos de la glándula tiroides. En la figura 7-29 se ilustra cómo un acúmulo de células en una glándulaendocrinapuedeconvertirse enfolículo,con secreción almacenada en el interior. *Los folículos son las unidades de la estructura de la glándula tiroides y la secreción que contienen se llama coloide.
folículo no sólo es unidad En consecuencia,cada estructural sino también funcional. En el tiroides no hay cordones de células secretorias, como en muchas glándulas endocrinas. En el tiroides normal la forma de los folículos varíaderedondeadairregularatubular y miden de 0.05 a 0.5 mmdediámetro. Enel corte parecen tener dimensiones más variables, porque el cuchillo atraviesa el centro de algunos lobulillos, los bordes deotros,y así sucesivamente. Los folículoscuyo borde sencillamente es rebanado por.la cuchillase observan en los cortes como círculos macizos de células. Probablemente haya alrededor de 30 millones de folículos en el tiroides humano aglomerados en una red que contiene un lecho capilar extenso. Sin embargo, esta red n o se observa adecuadamente en los cortes ordinarios porque la sangre se expulsa de la mayor parte de los capilares. Cadafolículoestárodeadoporunamembrana basal. Sin embargo, hay aberturas en la membrana basal de folículos adyacentes donde están en contacto. Este carácter dificulta seguir el contorno de los folículos y contarlos con exactitud. Coloide. El contenido de los folículos, después de la fijación, se presenta en forma de material acidófilo amorfo (fig. 25-18). Sin embargo, en cortes de tejido fijado, el coloide a menudo se contrae alejándo-
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se del epitelio folicular y presenta contorno ondulado. Ello es particularmente cierto cuando la glándula es muyactiva(fig.25-22).Además, el coloide, cuando se endurece por el fijador, muestra tendencia adisgregarse en franjasuniformes al hacerlos cortes. Antes de la fijación el coloide es un líquido viscoso y homogéneo; consiste en una glucoproteína llamada tiroglobulina. Por la concentración de carbohidratos de la tiroglobulina, el coloide,aligual que la membrana basalalrededor del folículo, es PAS positivo. La tiroglobulina es sintetizadapor las células corrientes de los foliculos y secretada hacia el interior de los mismos. Explicaremos su destino ulterior y la yodación.
Las dos clases de células que secretan hormonas en la tiroides
Fig. 25-18. Microfotografia con poco aumento de parte de la tiroides de un perro normal. Adviértame las células foliculares cúbicas bajas y las tres células C más voluminosas (también Ilamadas células parafoliculares o claras).
1. La mayor parte (alrededor del 98% en la rata, porejemplo)son célulasepitelialesfoliculares que en estado normal, forman un epiteliocúbico bajo. Estas cdulasproducenyresorben el coloide (tiroglobulina) en el folículo. Suelen llamarse células
foliculares. 2. Las otras células del tiroides se llaman células claras, parafoliculares o C. Son más voluminosas y tienen citoplasma más pálido que las epiteliales cúbicas bajas. Las células pálidas se advierten con poco aumento en la figura 25-18. A pesar de su aspecto en esta microfotografía con poco aumento, estas células en realidad están situadas en la porción superior de la pared de un folículo,comopuedeadvertirse en la figura 25-24, de modo que no están en contacto con la luz. En consecuencia, siempre están separadas del coloide por célulasfoliculares. Estas células no se relacionan con la producción ni la absorción de los componentes del coloide. Como explicaremos, secretan una hormona completamente distinta y su origen es diferente.
EVOLUCION DE LOSCONOCIMIENTOS ACERCA DE LAS HORMONASELABORADAS POR LAS CELULAS FOLICULARES DE LA TIROIDES Fig. 25-17. Esquema queilustralarelaciónanatómicade la glándula tiroides con la tráquea y la laringe (vista anterior). (Huber, G. C.: Piersol’s HumanAnatomy,9a.ed. Filadelfia, J. B. Lippincott, 1930.)
El primerindicioacerca de la funciónde la tiroides fue que un número pequeño de personas presentaban lo que se llamaba mixedema, porque su tejidoconectivo,porejemplo, el d e . la piel, se engrosabadebidoaunedemadetipo consistente
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Y APARATOS DEL CLIERI’O
(mixo denota que el líquido del edema es mucoide). Estos individuos se tornaban algo obesos, tendían a presentar alopecia, habla lenta y apatía mental y física. Al morir, se descubrió en la necropsiaque la tiroides se habíaatrofiado,faltaba o habíasido destruida por algún motivo. Después, se descubrió que los niños nacidos sin tiroides o con tiroides insuficiente eran enanos y no se desarrollaban mentalmente; este último estado se llamó cretinismo. Así, se reconoció que la secreción tiroidea afecta el metabolismogeneral del cuerpo, y fueposible tratar el mixedema y el cretinismo con extractos de glándula tiroides.Después, Kendall extrajodeglándulas tifoides un compuesto yodado en forma cristalizada quellamó tiroxina, yulteriormenteHaringtony Barger precisaron sus componentes y lograron sintetizarlo. Durante toda la historia de la humanidad algunos pueblos habíanpresentadogranaumento del tiroides llamado bocio. El hecho de que l a tiroxina (la hormona de la glándula) contiene yodo indicó que una causa básica de bocio puchera ser deficiencia de yodo en los alimentos y el agua en muchas regiones del mundo. Las investigaciones de la concentración deyodo delaguay la distribucióngeográfica del bocio apoyaron esta hipótesis. Por ejemplo: algunas de las regiones cerca de los Grandes Lagos de Norteaméricasonpobres en yodo.Porúltimo, se acostumbró añadir yoduro a la sal común. Que el bocio es menosfrecuente enla actualidad es ejemplode uno de los muchos adelantos en los conocimientos médicos que hoy todos damos por sentados. Las investigaciones de Gross llevaron al descubrimiento de una segunda hormona secretada por las células foliculares tiroideas que, en general, tiene la misma clase de acción que la tiroxina pero es más potente se llama triyodotironina. Uno de los primeros efectos que se descubrieron de la hormona tiroideafueque tenía un papelimportante para regir el índice metabólico de las células corporales. Sin embargo, precisar el metabolismo basal de un sujeto sólo brinda datos indirectos acercade la función del tiroides.Como explicaremos, hay procedimientos más directos para comprobar lo anterior. Hipotiroidismo e hipertiroidismo. Los trastornos de la funcióntiroideapuedenoriginarproducción subnormal o excesiva de hormona,estadosque se llaman hipotiroidismo e hipertiroidisrrlo, respectivamente. Dado que, ambos trastornos tienen gravedad variable los nombres se aplican únicamente a las hormonas que afectan el metabolismo, la tiroxina y la triyodotironina.
ETAPAS ENLASINTESIS Y LA LIBERACION DE HORMONAS TIROIDEAS ESTUDIADAS POR ME Y RADIOAUTOGRAFIA
Dos componentes importantes en las hormonas tiroideasson el aminoácidotirosinay el yodo. Sin embargo, la hormona no es producida por un proceso de una etapa en el cual la tirosina se une directamente al yodo. La tirosina primero se incorpora en moléculas de glucoproteína en forma de radicales tirosilo. El yoduro que llega alascélulastambién debe ser modificado. En primer lugar, nos referimos al proceso por virtud del cual se forma tiroglobulina en las células foliculares y se secreta al interior de los folículos. Para estudiar este fenómeno, Nadler y colaboradores se valieron de leucina marcada, un aminoácidoque, al igual que la tirosina, se incorpora en móleculas de glucoproteína. 1. Formación de tiroglobulina. El proceso,como lodescribieron los investigadoresantesmencionados, es característico de la síntesis y la secreción de glucoproteínas,porcuantolosaminoácidos se incorporan en un polipéptido en las cisternas del retículoendoplásmicorugoso(fig.25-19). La porción de polipéptidos de la tiroglobulina es sintetizada en forma de subunidades que se combinan para formar la proteína completa. Mientras tanto, se añaden de manera sucesiva las cadenas laterales de carbohidrato. El componente de manosa se añade a las subunidadespocodespués de la síntesis,probablemente dentro del retículo endoplásmico rugoso. La galactosa se añade en el aparato deGolgi (fig. 25-19C) aproximadamente en la misma etapa en que las subunidades se combinanparaformartiroglobulina. Por último, la glucoproteína se empaca en vesículas secretorias pequeñas (sg en la fig. 25-19) y se transporta a la superficie luminal de la célula, donde el contenidode las vesículas (llamadas en estaetapa vesículas apicales, AV en la fig. 25-19A) se expulsa hacia el coloide y se convierte en parte del mismo.
2. Captación de yodo por las células foliculares y yodaciónde radical tirosilo en las moléculas de tiroglobulina. Las células de los folículostiroideos cienen capacidad peculiar para captar el yoduro como señalamos, la glándula tiroides posee riego sanguíneo capilar abundante, por lo cual mucha sangre cursa por las células foliculares, que manifiestan capacidad notable para extraer yodo de la misma. Por ejemplo: si se inyecta yodo readiactivo en un individuo, es captado y concentrado en la tiroidesmuy rápidamente.
SISTEMA ENDOCRlNO
Fig. 2 5 - 1 9 . M i c r o g r a f í a : electrónicas de dos regiones características de una célula folicular de la tiroides. A , Superficie apical de la célula que limita al coloide (C); esta superficie posee microvellosidades (mv). Adviértame asimismo las vesículas apicales (av) que contienenmaterialde la misma densidad electrónica que el coloide. B, Organitos que participan en la secreción de la tiroglobulina. Las cisternasdistendidasdelretículo endoplásmico rugoso, donde se está agregando la proteína neosintetizada,sonnotorios,principalmente enla parte superior. La proteína está siendotransportada por vesículas de transferencia (tv) al aparato de Golgi (G), donde la mayor parte de los grupos de carbohidratos se añaden a la secreción glucoproteínica. Los gránulos prosecretorios (psg) se desprenden por gemación del último sáculo de Golgi,seconviertenengránulos secretarios (sg) y porúltimoen vesículas apicales (como se advierte en A). También hay unavesícula cubierta(cv),algunoscuerpos densos que probablemente sean lisosomas (1) y algunas mitocondrias (m). (Haddad,A., Smith, M. D. Herscovics A,, Nadler, N. J. Y L e b h d , C. P.: J. Cel. Biol., 491856, 1971.)
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Fig. 25-20. Micrografíaselectrónicas departesde las superficies apicales de células foliculares tiroideas después de radioautografía; l a s glándulas tiroides se obtuvieron de dos animales inyectados con yodoradiactivo. A , De un folículodosminutos des(garabatos puésde la inyección. Los pocos gránulos deplata negros) están sobre el coloide y en consecuencia indican que en &te está comenzando la yodación de la tiroglobulinabastantecerca del borde apical de la célula. E, De un foliculo 12 horas después de la inyección. Obsérvese que los gránulos son más abundantes y distribuidos ampliamente enel coloide.(Cortesía de H. van Heyningen.)
Quizá por la acción de una enzima, de tipo peroxidasa, el yoduro captado por las células foliculares de la sangre se convierte en yodo, el cual se conjuga a los radicales tirosilo de las moléculas de glucoproteína (tiroglobulina). El sitio donde ocurre la yodación de radicales tirosilo de las moléculas de tiroglobulina puede investigarse al administrar a animales yodo radiactivo y examinar radioautografías hechas distintotiempodespuésde la inyección.Estudios con MF y ME muestran que los granos de plata que indican,claroestá,incorporación de yodomarcado, se advierten inicialmente no en las células sino en el coloide, cerca del bordeluminalde las célu-
las foliculares (fig. 25-20A). Poco después se presenta en todo el co/oíde (fig. 25-208). Así pues, la etapa de yodación en la formacióndehormona tiroidea ocurre en el coloide. 3. Degradación delatiroglobulina y liberación de hormonas tiroideas. La etapa siguiente y última en la formación de las hormonas tiroideas entraña proteólisis de las molbculas de tiroglobulina con liberación de los aminoácidos componentes. Explicaremos el mecanismo de degradación de la tiroglobulina. La superficie luminal de las células foliculares, en contacto con el coloide, emite seudópodos angostos querodeanunapequeñacantidadde coloide; las gotitas de coloide formadas de esta manera son ]levadas hacia el citoplasma (fig. 25-21A) por fagocitosis. Dentro del citoplasma,lasgotitasrodeadas por membrana se fusionan con los lisosomas y después de experimentar digestión por las enzimas, se degradany liberan hormonastiroideas. Esta sucesión de acontecimientos se observa fácilmente poco despuésdeunainyecciónde TSH (la hormona tirotrófica secretada por el lóbulo anterior de la hipófisis), que aumenta la degradacióndetiroglobulina y, en consecuencia, la liberación de hormonas (ver más adelante). Deberemosdestacarquetodos los procesosque participan en la síntesis y la secreción de hormonas tiroideas ocurren de manera continua y simultánea; esto es: al mismo tiempo que se está efectuando sintesis de glucoproteína en las células foliculares, hay secreción hacia el coloide, yodación en este sitio y, por filtimo,degradacióncelularde la tiroglobulina yodada. El resultado neto es liberación continua de hormona tiroidea. Por azar, algunas moléculas neoformadas detiroglobulina en la luz puedendegradarse en cuanto se forman en tanto que otras pueden sobrevivir mayor tiempo. Cuanto más rápidamente trabaje la glándula, tanto menor será el tiempo de recambio de lasmoléculas detiroglobulina en los folículos. FACTORES QUE MODIFICAN LA HISTOLOGIA DE LAGLANDULA TIROIDES En el embrión, los folículos tiroides son pequeños porque poseen poco coloide en el interior. Durante el crecimiento, la glándula tiroides aumenta de dimensiQnes porque todos los componentes de los folículos crecen ytambiénporformaciónocasional de folículos nuevos. En animales jóvenes, cuando los folículos son pequeños la glándula tiene aspecto uniforme. Sin embargo, con la edad, aparecen variaciones importantes en las dimensiones de los folículos. En la
vejez, los foliculos que eran esféricos suelen tornarse irregulares. Efectos de la TSH El aspecto histológico de l a tiroides es modificado profundamentepor l a TSH. Porejemplo: después de la hipofisectomía, las células foliculares se tornan menos activas y cambian de aspecto. Sin el estímulo de la TSH las células gradualmente se convierten de cúbicas en planas y el núcleo se aplana. Los cambios desaparecen al administrar TSH.Los efectos de esta hormona son los siguientes: 1 )
aumentar la capacidaddeacumularyodurode las células foliculares, 2) aumentar el índice de síntesis y de secreción de glucoproteína hacia el coloide, 3) aumentar el índice de yodación de glucoproteína en el coloide y 4) aumentar el índice de degradación de tiroglobulina así como la liberación de hormonas tiroideas. Desde el punto de vista morfológico, el efecto de la TSH consiste en lo siguiente: 1) aumentar las dimensiones de las células foliculares, 2) disminuir el volumen del coloide y 3 ) aumentar el número de gotitas intracelulares de coloide.
Fig. 25-21. Microfotografías ( X 1 000) de folículos característicos de la glándula tiroides (teñidos TSH. A, Tras ocho minutos. con PAS), tomadas a tiempovariabledespuésdeadministraralanimal Obsérvese que las gotitas de coloide (obscuras) están siendo captadas desde el interior por seudópodos de las células foliculares. B. Despu6s de 12 minutos. Las gotitas de coloide son patentes en el ciC y D , Tras x) minutos y 4 horas, respectivamente. Las gotitas de cotoplasmaapicaldelascélulas. loidehanllegado a laspartesbasalesdelascélulasy están disgregándose. (Nadler, N. J . , Sarkar, S.K. y Leblond, C.P.: Endocrinology, 71:120. 1962.1
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SlSTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
Fig. 25-22. Microfotografía con poco aumento de parte de una glándula tiroides del perro al que se administraron inyecciones de extracto del lóbulo anterior de la hipófisis que posee TSH.Es aspectocaracterístico de un Oocio pnrenquimatoso.
Cómo la ingestión de yodo puede modificarla histología de la tiroides: bocio parenquimatoso y bocio coloide
La dieta pobre en yodo brinda muy poco de este elemento para que la tiroides elabore cantidades suficientes de hormona. Como resultado de la disminución de la hormona tiroidea en la sangre, el lóbulo anterior de la hipófisis comienza a secreta; mayor cantidad de TSH. Ello estlmula las células de los folículos tiroideos de modo que secretan y crecen de la manera que describimos. Como resultado de la mayor actividad, que incluye tidegradación de tiroglobulinaparaformarhormona roidea, el contenido de coloide del foliculo disminuye y el coloide se torna acuoso y se tiiie pálidamente (fig.2522). Como consecuencia del estimulo del crecimiento, las células eplteliales de los folículos se tornan más altas y aumenta de número por división, esto es, experimentanhipertrofiae hiperplasia.De esta manera, los foliculostienenparedesmásgruesas y consisten en más células que antes (fig. 25-22); ello se manifiesta por aumento de las dimensiones de la glándula como un todo, aunque al crecer los folículos pierden la mayor parte del coloide y hay poco dentro del interior para mantenerlos distendidos. De esto resulta que las paredes se colapsan y repliegan en gran medida. Como el aumento de lasdimensiones de la glánduladepende principalmente de aumento del numero Y 1% dimensiones de las células epitelialesfoliculares(lascélulasparenquimatosasdelaglándula), y node aumento de la cantidad de
cololde, la glándula más voluminosa que resulta del estimulo tirotrófico se llama bocio parenquimatoso. Antes que se utilizara sal yodada, esta clase de bocio era frecuente en muchas regiones Probablemente a causa de que las demandas corporales de hormona tlrotdea sean mayores en determlnadas fechas, como la pubertad y el embarazo, es más probable que ocurra boclo parenquimatoso en estas etapas que en otras. El bocio parenquimatosopuedeconsiderarse como una reacción fwológlca a lafalta de yodo. No es una enfermedad espontánea dela tiroides y no causa pcr si mismo hlpertlroldismo (que se explicará más adelante) Del bocio parenquimatoso al bocio coloide. Bajo el supuesto de que ha ocurrido un cambio parenqutmatoso en cierta medlda en un Individuo cuando el sum\nistro de yodo era lnsuficlente para la cantldad necesaria de hormona, por ejemplo, en la pubertad, y que ulteriormente disminuyó la necesldad de hormona tifoidea o se aumentó el yodo de la dieta, el aspecto microscópico deltiroides se modifica de nuevo. AI disminulr la demanda de hormona, o al recibir más yodo para elaborar hormona, la glándula debe ser capaz de aumentar gradualmente la concentración de hormona tifoidea en la sangre. AI ocurrir lo anterior, se inhibe gradualmente la secreción de TSH por el lóbulo anterior de la hipófiSIS. AI disminulr el estímulo tirotrófico, las cklulas foliculares vuelven a su estado inicial y en lugar de ser cúbicas, altas o cilíndricas se tornan cúbicas bajas (fig. 2523). Como los folículos ya no son estimuladospara secretar la misma medida de hormona hacia la sangre, tienen la capacidad de elaborar y almacenarmástiroglobulina en los foliculos, los cuales aumentan dedrmensiones (fig. 25-23). Además, dado que los folículos, como resultado de la proliferaciónprevia, tienenmás células en las paredes que antes, se tornan mucho ma-
Fig. 25-23. Microfotografiacon medianoaumento deuna zona pequeña de la glándula tiroides en un de bocio co&de simple.
SlSTEMA ENVOCRINO
yores que previamente cuando estaban distendidos por coloide.Comoresultado, la glándula,consideradaglobalmente,aumentamás dedimenslones que cuando era principalmente bocio parenquimatoso. Además, COmo el aumentode las dimensionesen esta etapadepende principalmente de la mayor concentración de coloide (y no de parénquimacomo antes), enestas circunstancias se llama bocio coloide y no parenquimatoso (compárense las figs. 25-22y 25-23). Hipertiroidismo. Lasecreciónexcesiva de hormonastiroideas(tirotoxicosis),ocurreprincipalmente en unaenfermedadllamadabocioexoftálmico(enfermedad de Graves) o como resultado de la aparición de tumores pequeños(generalmentebenignos)que se Ilaman adenomas tóxicos en la glándula tiroldes. El hipertiroidismo guarda relación con signos y síntomas clinicos que se aprenderán en cursos ulteriores. Sln embargo,aquidebeseñalarsequeelhipertlroidlsmodifícilmente es causado alguna vez por estímulo excesivo por TSH. En el bocio exoftálmico, llamado de esta manera la tiroidestieneaspecto porque los ojossonsaltones, hlstológico semejante al del bocio parenquimatoso sin secreción excesiva de TSH. En este estado hay un factoren la sangre con efecto semejante al de TSH, excepto que actua más lenta y duraderamente; se llama ETAP como abreviatura de estimulador tifoideo de acción prolongada v se ha identificado como anticuerpo. Sin embargo, se ha puesto en duda que sea la causa de la mayor actividad de tiroides. En los adenomas tiroideos, que son tumores secretorios de la glándula, las células folicularesneoplásicasnoreaccionanadecuadamente a la regulación hipotalamohipofisaria y, en consecuencia, pueden secretar cifras anormalmente altas de hormona tiroidea, lo cual causa hipertiroidismo. Fármacos que trastornan la formación de hormonas tiroideas. En la actualidad los pacientes de algunas clases de hipertiroidismo pueden ser tratados con fármacos, principalmente tiouracilo, para impedir que la tiroides sintetice adecuadamente hormona tiroidea incluso si la dieta posee concentración suficiente de yodo. Enconsecuencia, la administracióndetiouracilo puede disminuir la producción de hormona por la glándulayevitarelhipertiroidismo. Es interesanteque el tiouracilo administrado en un animal normal con ingestiónsuficientedeyodoenbrevehaceque la tiroides adopte el aspecto microscópico del bocio parenquimatoso. La explicación es manifiesta, Pruebas defuncióntiroidea. Lashormonastiroideas, en su mayor parte, se unen a globulina en la sangre El yodo combinado a proteínas (yodo sérico conjugado aproteínas,que se abrevia ICP), puedemedirse,yla cifra brinda indicación de la actividad de la glándula tilos cualeseste roides. Sin embargo,hayestadosen método puede ser desorientador y se está disponiendo de procedimientos que permiten una cuantificacion directade la concentración delas dos hormonastiroideas en la sangre. Además, en la actualidad la función tiroidea puede investigarse al medir la reacción de TSH del paciente al factor liberador de tirotrofina (FLT).
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EL CASO DEL ANTIGEN0 AISLADO: ENFERMEDAD AUTOINMUNITARIA
Se describe aquíno sólo porque tiene interés médico sinoporque,anuestrojuicio,poseeimportancia biológica general. Comoseñalamosen las páginas372 a 374,sedesarrolla tolerancia inmunológica hacia macromoléculas alascualesseexponeadecuadamenteel feto (o, en muchas especies, el neonato). Sln embargo,paraqueelfeto se tornetolerantea macromoléculasque se forman en su interiordurante la vida intrauterina. éstas deben llegar al líquido tisular, la linfa y la sangre del producto de modo que el contacto prematuro con precursores de linfocitos 6 y T pueda producir aborto clonal de cualquier conjunto programadoparareaccionarconestasmacromoléculas. El periodoenquepuedeinducirsetoleranclainmunológica termina cercade la fechadenacimiento. En consecuencia, si algún antígeno potencial se forma en el feto pero se mantiene apartado de líquido tlsular, linfa o la sangre, de modo que no se ponga en contacto prematuro con células precursoras de linfocitos B y T, se formarán algunas programadas para reaccionar contra este antígeno. Así pues, si los que eran antigenos aislados llegaran a entrar en algunos de los líquidos corporales y hacer que su presencia fuese conoclda para las células de la serie lmfocítica por primera vez en la vida posnatal,cabeesperarque los linfocitosreaccionencontra ellos como contra cualquier antígeno extraño. El coloide de la glándulatiroidesbrinda un ejemplo de unantigenoocultoaislado.Latlroglobulinaesuna glucoproteinasecretadapor las célulasfoliculareshacia el interior de los foliculos, y en circunstanclas normales no entra como tal en los líquidos corporales. En consecuencla, es poco probable que el cuerpo sea inmunológlcamente tolerante a la glucoproteína en los folículos del propio tiroides. Un animalalque se inyectaunextractopreparado desupropiaglándulatiroidesreaccionaráinmunológicamente contra él. Hay motivos para suponer que la aparición de autoinmunidad contra la tiroglobullna (o su precursor) es factor contribuyente en la aparición de la llamada enfermedad de Hashimoto. En ella el tiroides aumenta de volumen,princlpalmenteporque el estromaaumentade cantidad y presenta infiltración intensa por Iinfocitos y célulasplasmáticas,inclusoposeenóduloslinfáticos. Los folículos tiroideos se atrofian, contienen poco coloide, y la función tiroidea suele estar alterada. Se han demostradoanticuerposparaproteínastiroideasen la sangre de estos pacientes. Con métodos experimentales, se demostró que si parte de la tiroides de un animal se extirpa, puede producirse enfermedad en la porción restante al inmunizar al animal con extractos preparadosdelaporciónextirpada. Asi pues, la enfermedad de Hashimoto parece originarse porque la tiroglobulina (o su precursor) de alguna manera llega al estroma de la glándula tiroides. No se ha dilucidado S I la enferme-
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SlSTEhlAS Y AI’AIZATOS DEL CUFRPC)
Evolución de los conocimientos acerca de la calcitonina Desde hacemucho se sabe que la concentracibn sanguínea de calcio es regulada por unmecanismo de retroalimentacibn que actúa entre el calcio sanguíneo y lascélulasde las glándulasparatiroides que secretan hormonaparatiroidea. Si comienza a disminuir el calciosanguíneo, las glándulas paratiroides sonestimuladasdirectamenteparasecretar máshormonaparatiroidea,queprobablementeactúe casi inmediatamente al estimular la actividad de
Fig. 25-24. Microfotografía de un folículo tiroideo de rata con dos células pálidas (o parafoliculares) (L),una situada inmediatamente abajo de/ centro y la otra a la derecha cid centro. Obsérvese que la membrana basal (bm) del folículo se extiende alrededor del exterior de l a célula pállda (abajo coztroj para incluir esta célula en el mismo folículo. Apréciese además que Ids células pálidas están separadas de manera eficaz del coloide (Ci por células folicularesadyacentes. Las cClulas folicularesestánmarcadas F. Tincihn trichmcade Masson. (Young, B. A. y Leblond, C.P.: Endocrinology, 73:669, 1963.)
dad autommunltarra del trroldes depende pnnclpalmente de antcuerpos humorales. S I es mediada pot células, o ambas cosas. Hay otros ejemplos de antígenos alslados u ocultos y estados autoinmunitarlos que resultan de otras causas.
CALCITONINA Y CELULAS C DEL TIROIDES Como señalamos antes, los folículos tiroideos poseen dos clases de células. Hemos descrito las célulasfolicularescomunes y sus actividades, y podemos explicar lo quesehallamadopor diversos autores célulasclaras,parafolirulares, o C. Las célulasclarasson más voluminosasque las folicularescomunes(figs. 25-18 y 25-24). No están adyacentes a la luz de los folículos sino siempre separadas de la misma por células foliculares; a esto sedeb5 el nombrede células parafoliculares. Sin embargo, al igual que las células foliculares corrientes, están situadas sobre la superficieinternade la membrana basal que rodea al folículo(fig.25-24). Al emplear MF, las células claras en cortes convencionales presentan citoplasma pálido. Después de fijación adecuada, el ME descubre que el citoplasma posee abundantes secretoriasr cuy0 ‘Ontenido se tiñe intensamente, como se Observa en la figura 25-25. Se considera que el contenido es calcitonina, hormona que describiremos.
Fig. 25-25. Micrografíaelectrónica ( x 6 000) deuna célula C las (parafolicular o clara) del tiroidesdeunperro.Obsérvense abundantes vesículas secretorias densas que poseen calcitonina. Las áreas grises, abajo, izquierda y centro,derecha son el interior de cadares. Seadviertenoeaueñas Dorciones de células foIicuIares arriba, a la izquierda. (Cortesía de B. Young.)
. .
resorción de los osteoclastos. La resorción ósea resultante libera calcio hacia la sangre. Se supuso,yprobablementedemaneraexacta, que en cuanto el calcio sanguíneo alcanzaba cifras normales las glándulas paratiroides dejaban de secretar hormona adicional, de modo que la calcemia no excedía decifrasnormales. Sin embargo, puede haber otros factores además de la secreción dehormonaparatiroideaque pueden hacer que aumente la concentración cálcica de la sangre y además, el aumentoimportantede la calcemiapuede ser perjudicial porque puede causar que precipiten sales de calcio en tejidos normales. Sin embargo, sólo hasta el decenio de 1960 se precisó que también hay una hormona que disminuye la concentración sanguínea de calcio cuando excede de límites normales, como explicaremos. Uno de los motlvos principales de que se tardara tanto paradescubrlresta segunda hormona es que las glándulas tirotdes yparatiroidesde la mayor parte de los animales guardan intima relación anatómlcay forman un complejo. En realidad, reciben riego de las mismas arterlas. Por ello, en experimentos que exigían extirpar las paratiroldes (particularmente en ratas, en las cuales, las glándulas paratiroides están verdaderamente enterradas en la tiroldes) se acostumbraba extlrpar todo el complejo y compensar la pérdida de la función tlroidea en experimentos a largo plazo al administrar ttroxina. Además, la perfusión arterial era recibida stmultáneamente por las glándulas tiroides y parattroides. El descubrlmiento de la calcttonina comenzó cuando Copp y colaboradores descubrleron experimentalmente que al aumentar la concentraclón sérica de calcio, ésta disminuía más rápidamente en anlmalesen los cuales estaba intacto el complejo tirotdes-paratiroides que en animales en los cuales se había extirpado. Ello sugirió que un factorhumoraleraliberadoporelcomplejoy que producía descenso de la concentración cálcica de la sangre al excederdelímitesnormales.Después, al emplear líquido rico en calcio para perfundir el complejo, laconcentración sanguínea decalcio,disminuyo; ello no ocurríasielcomplejo se eliminabainmediatamente. Lo anterior indicó que cuando la sangre (o el líquido de perfusión) que fluye por el complejo glandular tiene concentración cálcica elevada, el complejo secretaba un factor humoral que disminuía la concentración cálcica en la sangre Hoy se sabe que este factor es la hormona llamada caicifonina. Por entonces, claro está, se suponía que la glándula tiroides participaba únicamente en la producción de hormonas que conteníanyodoy afectabanelmetabolismo, Y que las glándulas tiroides se relacionaban con la secreciónde unahormonaque regulaba elmetaboltsm 0 del calcio. Era lógico suponer que la calcitonina, por afectar el metabolismo del calcio, era una segunda secreción de las glándulas paratiroides. Pero, para el
decent0 de 1960, se estaban acopiando datos de que la hormona en realidad era producida por las células de la glándula tiroides, y, en consecuencia, se acostumbró llamarla t/rocaicitonina en lugar decaicitonina. AI percatarsede que lacalcitoninaeraproducida por latiroldes, se supuso que era elaborada junto con la tlroxlna y la triyodotironlna por las célulasfoliculares.Después, se sugirló que las células claras pudieran producirla, y en 1967 Bussolati y Pearse comprobaron que el anticuerpo fluorescente para calcitonina teñía las células claraspero no las célulasfollcularestlroldeas. Pearse suglrtó que estas células, llamadas claras o parafoliculares, debían llamarsecélulas C, paraindicar que elaboraban calcitonlna.
Origen embriológico de las células C de la glándula tiroides La glándula tiroides se desarrolla a partir de una evaginación de células endodérmicas del suelo de la faringe hacia el cuello; las células que señalan el trayecto del descenso forman el conducto tirogloso. En el serhumano, el conducto, en estadonormal,se atrofia prolifera, y pero algunas de las células pueden permanecery en etapaulteriorde la vida pueden originar quistes. La evaginación de células destinadas a formar la masa de la glándulatiroidesseponeencontacto con células que provienen de algunos de los cinco pares de bolsas faríngeas que se desarrollan a cada lado de la faringe. En el serhumano, las terceras bolsas faríngeas originan el componente epitelial del timo y también las glándulas paratiroides inferiores, y las cuartas bolsas dan origen a las glándulas paratiroides superiores. En el ser humano, las glándulas paratiroides guardan relación intima con la tiroides y en algunos animales (por ejemplo, la rata) están encerradas dentro de su substancia. Las células de la quinta bolsa faríngea (que a menudoseconsiderapartede la cuarta)originan lo quese ha llamado el cuerpo ultimobranquial. En peces, anfibios, reptiles y aves, los cuerpos ultimobranquiales son glándulas separadas. En los mamíferos, las células que se desarrollan a partir de la quinta bolsa faríngea guardan intima relación con la glándula tiroides en desarrollo. Se sugirió hace muchos años que estas células eran las predecesoras de las células clarasde la tiroides y Pearse y Cavalheira lo comprobaron. Así, seprestó atención para obtener glándulas Gltimobranquiales de aves y peces grandes, en los cuales están separados de la tiroides, y en extraer calcitonina de ellas. Hay indicaciones deque conestamanerapuedenobtenerse cantidades importantes de calcitonina.
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SISTEhl/lS
Y APARATOS U t L
CUtRIYl
Formas en que la calcitonina puede disminuir la hipercalcemia RecuPrdese que para que una hormona tenga algunaacción, debe actuarsobre células vivientesy afectar su comportamiento de alguna manera. Aunque se ha comprobadoque la calcitoninatiene muchosefectos, el principal es hacer que la concentración cálcica sanguínea alta disminuya a cifras normales parece sersobre los 0 5 t P O C / ~ ? s t 0 5 .Por ejemplo, encircunstancias deaumentode la concentración de hormona paratiroidea se conoce bien el número de osteoclastos que resorben hueso y su actividad de esta manera aumentan la calcemia. La calcitonina disminuye el número y capacidad de resorción de los osteoclastosenestas circunstancias. Se ha comprobado, además, que el bordeestriado de los osteoclastos aumenta de dimensiones por !a hormona paratiroidea y la calcitonina hace que tome dimensiones normales (ver Holtrop y col.). También se ha sugerido la posibilidad de que la calcitonina estimule la formación de hueso. El calcio se necesita para la calcificación del hueso nuevo, de modo que si la calcitonina estimula la formación de nuevohuesoesteefecto tendería lentamentea disminuir la calcemia. Sin embargo, no se ha comprobado plenamente un efecto directo de la calcitonina para estimular la formación de nuevo hueso, que exigiría un efecto específico sobrelas células osteógenas y los osteoblastos. Sería lógico que la neoformación de hueso siguiera a la suspensión de la estimulación excesiva de la actividad osteoclásica.
mente al seguir las ramas arteriales que nacen de la tiroidea inferior hasta su terminación. El número y el sitio de las glándulas paratiroides varían según la especie, Enla ratasólohaydos, profundamente enclavadas en la substancia de la tiroides, una en cada lóbulo. En el perro, a veces se observanglándulasparatiroideas en unsitio muy bajo, incluso a nivel de la bifurcacihn de la tráquea. En el ser humano, no es raro observar glándulas paratiroides aberrantes, y si aparece un tumor en una de ellas puede ser difícil descubrirlo. Estructura microscópica observada con MF. Cada glándula paratiroides está cubierta por una cúpsulu delicada del tejido conectivo; de ella se desprenden tabiques que se introducen en la glándula y llevan vasossanguíneos algunas fibrasvasomotoras hacia la substancia. Los tabiques nodividen a la glándula en lóbulos netos. Hasta unos pocos años antes de la pubertad, sólo se advierte en la glándulauntipo de célula secretoria, que se llama célula pritlcipal: es máspequeñaque las células secretorias de la mayor parte de las glándulas endocrinas; en consecuencia, enlasglándulasparatiroides los núcleos delas células parenquimatosas suelen estar muy cerca entre sí (fig. 25-26, derecha). En preparaciones teñidas con H y E no se advierten gránulos en el citoplasma de las células claras, pero con coloraciones especiales se demuestran algunos. Aunque el citoplasma nunca se tiñe de muy obscuro, el de algunas células principales es más obscuro que el de otras; las que tienen citoplasma más obscuro se llaman células principales obscz~ras,y las de
GLANDULAS PARATIROIDES Características macroscópicas. Suele haber cuatroglándulasparatiroides encada sujeto,pero puede haber más. Reciben este nombre porque están junto a l a tiroides.Demanera más exacta, suelen estar dispuestas dos a cada lado, en el lado posteriorde los lóbulosde la tiroides,inmediatamente por fuera de la cápsula verdadera de la glándula pero dentro de la cápsula externa de aponeurosis. Las paratiroidessuperioresestánaproximadamente a mitad de la distancia a los largo de los 1óbulos, y las inferiores están más cerca de los polos inferiores. Las superficies tienen forma ovoide aplanada y las inferiores las de una esfera aplanada. El diámetro mayor excede un poco de 0.5 cm, y suelen tener color amarillo pardo cuando se observan recien extraídas. Las paratiroides superiores e inferiores son regadas por la arteria tiroidea inferior y estas glándulas pequeñas a veces se descubren adecuada-
Fig. 25-26. Microfotografía con mediano aumento de U M porA la izquierda, ción característica de una glándula paratiroides. se advierte una zona de células oxífilas, y células principales a la derecha.
SISTZ',%IA €~,VDO(-i
citoplasmamuypálido ce/lt/uspr-irlripu/Cs LJd/idL?S. Algunascélulasprincipales raras tienentanpoca substancia tingible en el citoplasmaque se llaman células claras. Parte del aspecto claro de las células pálidas en cortes con H y E depende del contenido de glucógeno que, claro está, no se tiñe. Aunque las células principales son más pequeñas que las de la mayor parte de las glándulas endocrinas, están dispuestas en acúmulos y cordones irregulares más anchos que las de casi todas las glándulas endocrinas. Las células dentro de los cordones y acúmulosestánsostenidas por fibrasreticulares. También hay capilares de grueso calibre. Unos añosantesde la pubertad,aparecenen la glándula acúmulos de células con citoplasma mucho más abundante que el de las células principales.A diferencia de estas últimas, el citoplasma es acidófilo, por lo cualse llaman oxífilas (gr. Oxys, ácido) (fig. 25-26, izquierda). La forma más fácil para que el estudiante encuentre acúmulos de estas células es buscarsitios donde losnúcleosestán más ampliamente separados entre sí que en las zonas de células principales (fig. 25-26). Estas áreas son más frecuentes en la periferia de la glándula. Las células oxífilas son menos numerosas que las células principales, y no se presentan en las paratiroides en la mayor parte de los animales. En el ser humano, se observan a menudo transiciones entre lascélulasprincipalesy
Fig. 25-27. Micrografíaelectrónica ( X 35 000) deuna célula principal deunaglándulaparatiroides de rata. El aparato de Golgi está bien desarrollado y se observanalgunosgránulossecretorios conmaterialdensoen el centro. (Cortesía del Dr. Nakagami.)
las oxifilas; cor110 las principalesaparecen inicialmenteen la glándula,ellosugierequelascélulas oxífilas probablementenazcande las primeras. Sin embargo, se desconoce la funciónde células oxífilas, si acaso l a tienen. Una característica interesante es que poseen abundantes mitocondrias. En las glándulas paratiroides de personas de edad avanzada alguno que otro acúmulo de células principales forman folículos y puede haber grasa abundante. Estructurafina de las célulasprincipales. Las células principales producen hormona paratiroidea. El citoplasma, como se observa en la figura 25-27, presenta el contenido habitual de mitocondrias y algo de retículo endoplásmico rugoso. El aparato de Golgi está bien desarrollado(fig.25-27). Los escasos gránulos secretorios tienen material denso en la parte media y un anillo pálido entre ésta y la membranacircundante(fig.25-27). Las células principales no parecen almacenar gránulos secretorios. EVOLUCION DE LOS CONOCIMIENTOS ACERCA DE LAS GLANDULAS PARATIROIDES Y LA HORMONA PARATIROIDEA Tetania. A prlnclplosdeldeceniode 1920 se descubrió que si se extlrpaban las glándulas paratlroldes
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
de un animal, éste presentaba un estado llamado tetania (que no debe confundirse con tétanos. que es una infecclón). La tetaniasecaracterizaporespasmosde contracción prolongados o convuIsIvos de algunos músculos. En casos graves, los espasmos de los músculos de la laringe o de los movimientos resplratorios pueden causar la muerte. Después, se descubiló que la causa inmediata de la tetanla era la concentraclón !nsuficlente de ¡ones calcio en la sangre; como la concentración cálclca de la sangre dlsmlnuye al extirpar las glándulas paratiroides, pareció patente que estas glándulas de algunamaneraayudabanaconservar la concentraclón adecuada de calcio en la sangre. Sin embargo, sólo en 1925 se demostró que las glándulas hacían lo anterlor al elaborar una hormona, cuando Coll~plogró preparar un extracto de glándulasparatlroldesyaumentaba la concentraclón sanguínea de calclo en perros paratlroldectomlzados y de esta manera impedía que ocurriera tetania. Efectos sobre los huesos. La otra forma clásrca de Investigar la acción de una hormona es observar Io que ocurre cuando hay enel ser humanoanomalías de la glándulaendocrlna que la secreta. Se descubrró que por lo menos algunas personas que presentaban tumores no malignos de las paratlroides (que podía suponerse elaborabandemasiadahormona)tambiénpresentaban una enfermedad ósea llamada osteitis flbrosa generalizadaen la cual hay aumento de la concentraclón cálcica de la sangre y resorción extensa del hueso. La resorciónserelacionóconformaclón de nueva substancia intercelular del hueso, de mala calldad y de telldofibroso,yconpresenclademuchososteoclastos Los huesos son fráglles y. en realldad, la presencia de un tumorparatlroldeo,aunquenofuerapatentecomo tumefacción, podía sospecharse S I unpaclente había sufrido una o dos fracturas en las cuales el traumatismo no parecía suficlente para romper un hueso normal. De lo anteriorerapatenteque la hormonaparatlroldea (PTH) aumentaba la concentración sanguínea de calcio. Sin embargo, era difícil comprobar si se trataba de un efecto directo o indirecto. Este problema surgió porque existe una relación inversa entre las concentraciones de calcio y fosfato en la sangre. Como se había comprobado que la PTH, administrada a animales normales, aumentaba la excreción de fosfato por los rtñones, podía argüirse que se trataba de un efecto primar1o y que el aumento de la concentración cálcica de la sangre era el resultado de la disminución de la cifra de fosfato. También se comprobó que las glándulas paratiroldes tendían a aumentar de volumen en el raquitismo. Además, se demostró que podía produclrse aumento de las dimensiones de las glándulas paratlroides en animales por dieta pobre en calcio o al admlnistrarles inyecciones de fosfato En consecuencia, podía argumentarse que las glándulasparatiroldesaumentabandedimensiones como reacción a la cifra sanguínea baja de calcio o a la alta de fósforo, y se enunciaron ambas nociones. En 1940, Ham y colaboradores comprobaron lo siguiente: 1) la hlpertrofia paratiroidea no ocurría en el raquitismopobreenfosfato sino sólo en el pobre en
calcIo y 2) era poslble establecer una dleta para producIr concentraclón sanguínea defósfororelativamente alta al tiempo que se mantenía el calclo sanguíneo en cifras normales, y en estas clrcunstancias no ocurría hiperplasiaparatirodea. El hechode que las glándulas paratiroldes reacclonaban al calcio y no al fósforo sugirió que la PTH actúa principalmente sobre el metabolismo de calcio y no sobre el del fósforo Sin embargo, también se enuncló que la PTH se tornabaineflcazparaaumentar la concenlracrón cálcica sanguínea S I los riñonesdelanimal se estirpaban, lo cual comprobó que la acción principal era sobre los rlñones, donde causaba mayor excreclón de fosfato. Sln embargo, por último. Grollman comprobó que S I los animales nefrectomizados semantenían VIVOS por lavado peritoneal. la PTH podía aumentar la concentraclón sanguínea de calcio.
Efecto sobre los osteoclastos.Con la aceptación general de que l a hormona tenía por lo menos efecto primario sobre la concentracióu ccilcica sanguínea, el siguiente problema fue precisar cómo y dónde actuaba el PTH para hacer que se liberara calcio hacia la sangre. Para investigar si tenía efecto directo sobre el hueso y de alguna manera causaba resorción del mismo con liberación de calcio, se hicieron dos experimentos que aclararon este asunto. En 1948 Barnicott, y en 1951 Chang, estudiaron los efectos de trasplantar glándulas paratiroides en animales de modo que el tejido glandular quedara adyacentea la superficie interna deun hueso del cráneo. Como control, trasplantaron otros tejidos glandulares a sitios semejantes. Las dos investigaciones revelaron que el tejido paratiroideo,y sólo éste, tenía efecto local que producía resorción intensa delhueso adyacente. Además, se advirtió que en el sitio de resorción aparecían osteoclastos. Aunque por entonces no se sabía con seguridad sila acumulación de osteoclastos era causa o efecto de resorción ósea, Barnicott dedujo desu experimento que la hormona paratiroidea tenía la facultad de estimular la resorción osteoclásica por acción directa. Pocos años despuéssedispusodel ME para estudios histológicosyScott y Pease describieron el borde estriado citoplásmico de los osteoclastos que despuésse aceptócomo el mecanismo por virtud del cual estas células resorbían hueso.Además, investigaciones ulteriores revelaron que la PTH aumentaba la actividad y el número de osteoclastos que participaban en la resorción de huesos. También se comprobó con el ME que la PTH aumentaba la extensióndel borde fruncido de un osteoclasto. Otras hipótesis. Pudiera deducirse de lo hasta aquí dicho que la forma en que la PTH causa liberación de calcio de los huesos a la sangre está plenamente comprobada y aceptada en general. Sin em-
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bargo, surgieroncomplicaciones. En primerlugar, ósea activadaporPTH es mediadapor osteoclastos, muchosexperimentos antiguos con PTHindicaroncomo describimos en el capitulo 15. que pudiera tener algún efecto sobre las células que en estadonormalefaboranhueso. En seguida,-se FUNCION NORMAL DE LAS GLANDULAS consideró que el aumento de la calcemia observado después deadministrarPTHerademasiadorápidoPARATIROIDES para explicarlo porque la hormona estimulaba 1; acEl papel de la PTH consiste en fomentar actividatividad de resorción y la formación de osteoclastos. des celulares que aseguran mantener el calcio sanHoy es patente que esta noción no es obligadamente guíneo sólo hastacifrasnormales. Sin embargo, la valedera (pág. 449). En tercer lugar,algunosestuforma habitual de asegurar cómo esta hormona hadios histológicos parecieron sugerir que después de ce lo anterior es estudiar los efectos de cifras excesiadministrar PTH hay cambios en los osteocitos y en vas en animales. Una complicación que entraña este la substanciaintercelulardirectamenteadyacentea enfoque es que en cuanto la calcemia excede de los mismos. Como resultado se aceptó ampliamente cifras normales, las células C del tiroides comienzan la noción de que la PTH podía causar salida de calasecretar calcitonina demodoque el observador ciodelhueso,yhacerlorápidamente, al actuar advierte el efecto combinado de ambas hormonas. sobre los osteocitos y hacer que tuvieran efecto lítiRespecto alpapelnormaldelasparatiroides, la cosobre la substanciaintercelularadyacente. Se PTH adicional secretada, como reacción a la dismipostuló que este efecto liberaba calcio que pasaría nución de la calcemia probablemente actúe de por conductillos en una superficie y entraría en los cuatro maneras para restablecer la cifra normal de capilares,ydeestamaneraaumentaría la con- calcio en la sangre; a saber: 1) afecta los riñones pacentración en la sangre. Esta hipótesis, que depenradisminuir la pérdidadecalciopor la orina; 2 ) de, claro está, de que el hueso se considere almacén aumenta la excreción renal defosfato; la disminupara el calcio, aun seacepta ampliamente(pág. ción de fosfato sanguíneo tiende a aumentar la con449). centración de calcio en la sangre; 3 ) probablemente Resumen. La primera conclusión es que para que la por interaccióncon metabolitos de la vitamina D, PTH cause liberación del calcio del hueso debe acaumenta la absorción de calcio en el intestino, y 4) tuar sobre alguna clase de célula. En segundo lugar, estimula la formación y la actividad de resorción de para que esta célula libere calcio de la matriz ósea los osteoclastos, haciendo que resorban matriz ósea debedestruir la substanciaintercelularcalcificada. y de esta manera liberen el calcio hacia la sangre. En tercer lugar, es patente que esto es lo que ocurre AI investigar la estructura de la molécula de PTH en el caso de los osteoclastos pues tienen el equipo en relación consus efectos biológicos, pareceser especial (borde estriado) para efectuar tal función. la molécula depoliEn cuarto lugar, se ha mostrado que pueden desem- quediferentesfragmentosde péptido tienen distintas clases de efectos. peñar esta función con rapidez suficiente después de administrar PTH para explicar el aumento bastante rápidode la calcemia quesigue. En quintolugar, GLANDULAS SUPRARRENALES cuando se forma nuevo hueso después que un osteo(ADRENALES) clast0 ha corroido la substancia ósea, la nueva capa dehuesopuedediferenciarse del huesoantiguo Características macroscópicas. Las glándulassusobre el cual se depositó por una línea de cementa- prarrenales son masas pareadas, aplanadas y amación. No se advierten anillos sucesivos de línea de rillas que, como su nombre indica, están en contaccementación alrededorde osteocitos individuales to con la superficie superior de los riñones (fig. 25parasugerirquealternadamenteresorban huesoy 28). La glánduladerecha,quea veces sedescribe lo cubranconnuevohueso.Porúltimo, hoy se como si tuviera la forma de un sombrero de tres piacepta que los osteoclastos provienende un linaje cos, está dispuesta a manera de cuña entre la supercelular diferente que los osteocitos, que representan ficie superior del riñón derecho y la vena cava infefusiones de células de la sene monocito-macrófago rior; la glándula izquierda, más o menos semilunar, y, por ello, tienen origen muy diferente que los os- ocupa el borde interno del riñón izquierdo desde la teocitos. Aunque la PTH puede actuar sobre células partesuperior hasta el hilio.Cada glándula tiene osteógenas, osteoblastos osteocitos, y nuestro a aproximadamente 5 cm de largo 3 a 4 cm de ancho juicio serían efectos relacionados con las funciones y algo menos de 1 cm de grueso. En muchos animanormales de dichas células para producir y conserles, las glándulas suprarrenales, aunque cerca de los var la substanciaintercelularósea,y la resorción riñones, no están sobre ellos; en consecuencia,
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO Pllares del dlafragma
n VE
Fig. 25-28. Esquema de una vista antdrior de las glándulas suprarrenales. (Huber, G. C.: Piersol’s Human Anat o m y . 9a.ed. Filadelfia, ].B. Lippincott, 1930.)
sobretodopara los autores ingleses, es frecuente llarnarlas adrenales (lat. ad, hacia). Cada glándula consiste en corteza y nrédda. Las dos partes tienen origen,características y funciones diferentes. En algunos animales el tejido cortical y el medular forman cuerpos separados que no guardan más relación anatómicaquefuncional. Desarrolloembriológico. La primera indicacih del desarrollo de la corteza de las glándulas consiste en un engrosamiento del mesoderm0 cerca dela raíz del mesenterio dorsal. En esta región se forman dos masas de células, una acada lado, que llegan a colocarse cerca de los riñones en desarrollo. AI continuar el desarrollo, la masa original de células que forman la corteza quedarodeada por una segunda masa de células derivadas aproximadamente del mismo sitio. La primera masa(interna)forma lo que se ha llamado la corteza provisional o fetal de la glándula,y lasegundamasa (extensa) que la cubre forma la corteza permanente. Mientras tanto, algunas células endodérmicas han emigrado desdelas crestas neurales para formar los ganglios celiacos. Sin embargo, algunas de ellas, en lugar de convertirse en ganglios celiacos en este sitio, emigran hacia el tejido cortical para ocupar u n sitio central. La migración continua de células de los ganglios celiacos en desarrollo continúa hasta aproximadamente la fechadel nacimiento, de modo que
un número importante de células llegan a ocupar la porción central de la glándula suprarrenal y forman la médula. De esta manera, las células de la médula son de la misma clase que las células ganglionares del sistema nerviososimpático. La corteza provisional o fetal, deriva del primer grupo de células mesodérmicas que se separan del epitelio celómico, se dispone en cordones separados por vasos sanguíneos y la estructura como un todo alcanza alto grado de desarrollo durante la vida fetal. En esta estapa no s61o las células dela corteza provisional forman la mayor parte del tejidocortical que se observa, sino son tan abundantes que cada corteza suprarrenal del feto humano es un órgano de dimensiones notables. Las células de la corteza permanente no se desarrollan enmedida alguna durante esta etapa. Sin embargo, despuésdel nacimiento la cortezaprovisional, tan desarrolladadurante la vida fetal, involuciona rápidamente. AI ocurrir lo anterior, las células de la cortezapermanente comienzan a diferenciarse, pero durante algunos años no se organizan en las tres zonas características de la corteza del adulto. El hecho de que la cortezaprovisional tenga origen algo distinto delde la corteza permanente, y en el ser humano esté muy desarrollada enla vida fetal pero involucione después del nacimiento, sugiere netamente que debe considerarse glándula endocri-
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na y, al igual que la placenta, tiene función especial en la vida fetal. En la actualidad, se considera que colabora funcionalmente con la placenta para producir hormonas sexuales durante la vida fetal. Como no hay desarrollo equivalente de la corteza provisional en los fetos de animales comunes de laboratorio, los estudios experimentales de la corteza provisional del feto humano son algo limitados. ASPECTO MICROSCOPIC0 GENERAL La inspección de un corte de la glándula suprarrenal con objetivo de poco aumento descubre algunos datos anatómicos destacados. En primer lugar, la glándula posee una cápsula relativamente gruesa de tejido conectivo (fig. 25-29). En segundo lugar, en la parte central de la glándulapuedenobservarsevenas de grueso calibre (fig. 25-29, arriba). Son las venas de la médula, y hay una cantidad moderada de tejido conectivo en relación con ellas. Entre este tejido conectivo y el de la cápsula está el parénquima de la glándula; la mayor parte consiste en corteza, formada por células epiteliales secretorias(apesar de originarse del mesodermo) dispuestas para secretar en capilares de grueso calibre. Aunque la médula ocupa la porción más central de la glándula y está rodeada por la corteza, la glándulaestámuy aplanada, por lo cual la médula suele presentarse en un cortecomo el "relleno"en un emparedadode corteza(fig. 25-29, arriba,derecha). Además, la médula no estánetamenteseparadade la corteza. Sin embargo, el citoplasma de las células de la médula es más basófilo que el de las corticales; en consecuencia, incluso en la observación superficial con pocoaumentode un corte con H y E, la médula suelepoderseidentificarcomounacapadecolor azul turbio situada entre dos capas pálidas de corteza. Con el estudiomásminucioso se observaráque las células parenquimatosas de la corteza y la médula siguen el plan general apreciado en las glándulas endocrinas; esto es: están dispuestas en acúmulos o cordones separados por vías sanguíneas (fig. 25-29). Algunos autores han descrito que los vasos en la corteza son capilares y otros que son sinusoidesy hay un tercer grupoque los llamacapilaressinusoidales. En la médula entre los acúmulos y cordones de células hay capilares de escaso calibre y conductos venosos más anchos, que drenan en las venas más grandes antes mencionadas. El ME ha comprobado que el endotelio de los capilares corticales y medulares es fenestrado (fig. 1921).
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CORTEZA SUPRARRENAL Estructura microscópica observada con MF Las células parenquimatosas de la corteza entre la cápsula y la médula muestran tres clases de disposiciones llamadas zonas. Inmediatamente debajo de la cápsula, en la zona glomerular, las células están agrupadas en cúmulos pequeños e irregulares, separados por capilares (marcados en la fig. 25-29). Debajo hay una capa gruesa, la zona fasciculada, en la cual las células están dispuestas de manera radiada en cordones bastante rectos de una o dos células de ancho perpendiculares a la superficie, con capilares rectos entre ellos (señalados en la fig. 25-29). Entre la zona fasciculada y la médula hay una capa relativamente delgada, la zona reticular, en la cual las células están dispuestas en cordones que siguen distintas direcciones y se anastomosanentre sí (fig. 25-29). Los intersticios entre los cordones están ocupados por capilares de grueso calibre. Las tres zonas descritas no suelen estarnetamenteseparadasuna de otra. Las células parenquimatosas de la zona glomerulartiendena ser cilíndricas; los núcleos sonalgo máspequeñosyobscurosque los de la zonasiguiente.Demaneraanáloga, el citoplasma tiene contexturamásregular,peroposeealgunasgotitas lípidas. Las células de la zona fasciculada son más o menos poliédricas. Los núcleos son más voluminosos y menos densos que los de la zona glomerular; el citoplasma es vacuoladoporque posee abundantes gotitas lípidas (fig. 25-29). En realidad, esta característica de las células de esta zona es tan notable que a veces las células se llaman espongiocitos. Se dice que el colesterolpresenta mayor concentración en estas células que en cualquier otro sitio del cuerpo. Los ésteres de colesterol en las gotitas lípidas actúan como precursores de las hormonas esteroides elaboradas por células. También se demuestra que estas célulascontienen abundanteácidoascórbico(vitamina C. La hormonaadrenocorticotrópica (ACTH), si seadministraencantidad suficiente, agota rápidamentegranpartede colesteroly el ácido ascórbicodeestascélulas.Ambosefectos,la depleción del ácido ascórbico y de colesterol, se han utilizado en animales de laboratorio para comprobar la acción de la ACTH. Las células poseen abundantes mitocondrias que difieren de las de l a mayor parte de las células porque las crestas tienden a ser tubulares (fig. 25-30) y no crestas planas.
SISTEMA ENDOCIUNO
Las células de la zonaglomerular y fascicular contienen abundante retículoendoplásmico liso relacionadocon la produccióndehormonas esteroides.También tienen cisternas de retículo endoplásmico rugoso y algunos lisosomas. Pueden observarse en la figura 25-30. Varía el aspecto de las células delazonareticular.Algunas tienen núcleoobscuropequeño y citoplasma acidófilo y parecen estar en degeneración. Otras tienen núcleo y citoplasmamáspálidos. Algunascélulascontienen abundante pigmento de lipofuscina (fig. 25-29). Al igual que las células en las dos otras zonas poseen abundante retículo endoplásmico liso (fig. 5-44).
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Hormonas de la corteza suprarrenal y sus efectos La corteza suprarrenal (o el tratamiento substitutivo con adrenocorticoides) es indispensable para la vida por la importancia de las hormonas que regulan el metabolismo del cuerpo. (Por otra parte, las hormonas elaboradas por la médula suprarrenal no son esenciales. ) A diferencia de las hormonas que hemos explicado en las páginas anteriores (péptidos, polipéptidos, proteínas o glucoproteínas) las elaboradaspor la corteza suprarrenal que explicaremos, junto con las hormonasproducidasporlasglándulas sexuales (descritas en los dos capítulos siguientes) se llaman esteroides.Todasderivan del colesterol y tienen estructura básica de cuatro anillos,pero difieren entre sí en otros aspectos. Las dos clases principalesde hormonas producidas por la corteza- suprarrenal se llaman glücocorticoides y mineralocorticoides.Además, la corteza produce, en menor cantidad, algunas hormonas sexuales. Describiremos brevemente estas hormonas y sus efectos biológicos.
Glucocorticoides
El glucocorticoidemás importante esel cortisol, también llamado hidrocortisona; explicaremos los muchos efectos que tiene en el cuerpo. Efectos del cortisol sobre el metabolismo de proteinas y carbohidratos. En cuanto las a proteínas, el cortisol actúa como hormona catabólica. Por ejemplo, en el hígado estimula la conversión deproteínasencarbohidratos. Sin embargo,para hacer lo anterior debe estimular la síntesis de enzimasproteínicasque tengan esteefecto; la acción guarda relación con aumento de la síntesis de RNA, por lo cual se considera que el cortisol actúa a nivel de los genes, activando los adecuados para producir sus efectos. Tanto el cortisol c,omo la insulinahacenquelas células hepáticas acumulen glucógeno, pero sus mecanismos son muy distintos. La insulina hace que las células hepáticas.capten glucosa de la sangre y la almacenen como glucógeno; dicho de otra manera, el glucógeno queaparece en las células hepáticas COmo resultado de la actividad de la insulina disminuye la ghcemia. Por otra parte, el cortisol aumenta la producción de carbohidratos a partir de proteinas o precursores de proteinas; en consecuencja, puede fomentar la de glugógeno en los hepatocitos
Fig. 25-30. Micrografiaelectrónica ( X 28 600) de parte deuna de la zonafasciculadade la cortezasuprarrenalhumana. Las áreas circulares pálidas voluminosas enel ángulq inferior derecho Y arriba, izquierda, songotitaslipidas.Almacenan éstere de colesterol que actúan como precursoren =teroides. Enel ánguloinferiorizquierdo seobservan tresvesiculas aplanadas de retículoendoplásmico rugoso. Lo quese observa como OrificiosPeq'Jefios en 1 s mitocondriasobscuras,voluminosas, son crestastubulares, en cortetransversal u oblicuo.Adviértase en particular que el citoplasma posee abundantes túbulos de retículo endoplhsmico liso. L a s enzimas de las mitocondrias de] retículo endoplásmicoliso participan enla sintesisde hormonas este- sin captar glucosa de la sangre y sin disminuir parte del núcleo. (Cortesía de J. ghcemia; enrealidad,suaccióndeproducircaimides. Arriba. se advierte Long.) partirazúcarbrinda a bohidratos proteínas las de
la
adicional para l a sangre y tiende a aumentar la concentracibn de azúcar sanguinea. Así pues, la insulina tiene efecto antidiabetógeno por cuanto tiende a disminuir l a glucemia,y el cortisolposeeefecto diabetógeno porque tiende a aumentar la concentracibn de azúcar en la sangre. En estado normal, claro está, estos dos efectos están finamente equilibrados, perocuandofaltacualquierade las hormonas manifiestan los efectos de la otra. Efectos delcortisol sobre el tejidolinfático y las reacciones inmunitarias. El etecto catab6lico del cortisol se manifiesta tambien sobre el tejido linfático; la administracibn de l a hormona produce disminucihnrápidade las dimensiones del timo, el bazo y otros tejidos linfáticos. Como el etecto consiste en inhibir la síntesis de DNA, y por ello la mitos¡\, la disminucibn de la magnitud de los deptisitos linfocíticos debe explicarse por el recambio rápido de células en los mismos. A causa de este etccto sobre la proliteracihn celular y l a sintesis proteínica, el cortisol inhibe la formación de células asesinas y plasmáticas y la produccióndeanticuerpos,por I o cual tiene efecto i~zrlllllzusllpresc,rpotente. Inhibicióndelcrecimiento.Además dc akectar el tejido linfático, el cortisol modifica o t r o s tejidos conectivos. Administradomientras estánconsolidand o fracturas, la formación de callo es menor que la normal. El cortisoltambiéninhibe la proliteracicin de fibroblastos en la cicatrizacibn de heridas. En dosis suficientes, torna más lento el crecimiento de los discos epifisarios de ratas jóvenes. Sin embargo, este efecto pudiera explicarse si inhibiera la secrecitin dehormona del crecimiento por las células somatotrbkicas. Efecto antiinflamatorio. El cortisol tiene la capacidad de inhibir las reacciones dlérgicas e inflamatorias. No se hadilucidadocómo inhibe la inflamación. Sin embargo, n o actúasobre la causa,sino sobre la inflamaci6n sea cual sea el agente etiológico. En consecuencia, el cortisol o los esteroides de sintesis pueden ser perjudiciales si se emplean para aliviar l a inflamación indispensables para vencer las infecciones. Un efecto que se puede observar al administrar cortisol es que los eosinófilos salen del sistema vascular y entran en el tejido conectivo laxo, lo cualproduce eosimpenia. En muchas especies también hace que los linfocitos salgan de l a corriente circulatoria. Regulación de la secreción de cortisol. El cortisol es secretado principalmente por la z o n a fasciculadu; sin embargo, también se produce y libera algo de l a z o m reticular. La secreci6ndecortisol es regulada por unmecanismoderetroalimentaciónnegativa que actúa entre estasubstanciay las células corti-
cotrbficas de l a adenohipbtisis. Por ejemplo: cuando la concentración de cortisol tiende a disminuir en la sangre, se secreta más ACTH, que estimula a la corteza suprarrenalparaelaborarmáscortisol. AI aumentar la concentracibnsanguíneadecortisol, disminuye l a secrecibn de ACTH y de esta manera la concentracibnde cortisol se mantiene en límites normales. Sin embargo, la concentración normal de cortisol no parece serestática,puescabesuponer que l a secreci6n de ACTH sea mayor en las primeras horas de la mañana, de modo que por la tarde l a concentracihn de cortisol en l a sangre disminuye aproximadamente 5 0 % de la matutina. Cabe suponer que este ritmodiurnonormaldependede la secrecihn rítmica del factor liberador de corticotrofina. Tambien se considera que este factor es importante p a r a causar el exceso de ACTH y, en consecuencia, l a secretion excesiva de cortisol en situaciones de alarma. La secreción de cortisol es regulada por una disposición deretroalimentación queactúaa niveles hipofisario e hipotalámico. Por ejemplo, las células neurosecretoriasdelhipotálamoqueproducenfactor liberador de corticotrofina reaccionan al aumento de la concentración de cortisol a l secretarmenos factor, y a la disminución de la hormona al liberar más factor.
Mineralocorticoides Ayudan a conservar el balance s6dico.y potásico del cuerpo a l aumentar la capacidad de los riñones para resorber sodio hacia l a sangre. El mineralocorticoide máspolente es la aldosterona. El papelde la aldosterona es conservarsodiocorporal. En la enfermedad de Addison (insuficienciacorticosuprarenal) o en animalesadrenalectomizados, se pierde el sodio del cuerpo por l a orina y se acumula potasic) en la sangre. Puede lograrse algo de mejoría al administrarclorurosódicoadicional. Por ejemplo: las ratas adrenalectomizadas se mantienen vivas durante mayor tiempo al añadir cloruro sódico a l agua que beben. Claro está que la administración de mineralocorticoides a estosanimalesrestablece la capacidad para conservar sodio. Regulación y sitio de secreción. Haypruebas convincentesdeque los mineralocorticoides son secretadosúnicamentepor las células dela zona glomerular. Además, la funciónsecretoria de estas células es casi porcompleto independicnfe de la ACTH. El factor principal que regulalasecreción de aldosterona es l a concentración de angiotensina I1 en la corriente circulatoria. Como describimos en el capítulo 24, esta substancia se forma a partir tle
la angiotensina I, la cuala su vez, se produce por acción de la renina sobre un substrato, y la renina es secretada por las células yuxtaglomerulares de los riñones. La actividad secretoria de las células yuxtaglomerulares,asuvez, es estimulada por disminución de la presión arterial o de la concentración de sodioen la sangre. En consecuencia,en casode adrenalectomía o ingresosódicobajo aumenta la granulación de las células yuxtaglomerulares.
Hormonas sexuales Las hormonas esteroides del tercer grupo elaboradopor la corteza suprarrenalsonhormonassexuales, principalmente andrógenos débiles. Las hormonas sexuales producidas por la corteza suprarrenal son elaboradas por las células de la zona fasciculada y probablemente también de la zona reticular. La capacidadde la corteza suprarrenalpara producir hormonas sexuales se torna importante para comprender cómo algunos trastornos de las glándulassuprarrenalespuedencausarseudohermafro-
ditismo, por ejemplo,hembras cromoshicasque presentan caracleres sexualesmasculinos. Renovación celular en la corteza suprarrenal efectos de la ACTH
y
Los efectos de la ACTH sobre la corteza suprarrenal son de dos clases: en primer lugar, la ACTH es indispensable paraconservar la masa adecuadade la corteza. En animales hipofisectomizados la corteza disminuye de dimensionesprincipalmente por decremento de la zona fasciculada. Al administrar a estos animales ACTH se restablecen las dimensiones adecuadas de la zona y la función adecuada en términos deproducircortisol. Sin embargo,parece que en ocasiones se supone que el restablecimiento de las dimensiones normales de la zona fasc.iculada depende de que la ACTH estimula la mitosis en una regicin y,además,quelazonaglomerular n o es afectada en este fenómeno porque los cortes tomados de la corteza suprarrenal de animales hipofisec-
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Cápsula
Zona ornerular
Zona xiculada
Fig. 25-31. A, Microfotografía con poco aumento de la )orción externa de la corteza suprarrenal de un perro normal. B, Microfotografía (el mismo aumento) de la cortez a suprarrenal de un perro que ha recibido extracto de lóbulo anterior de la hipófisis, que posee ACTH. Obsérvese el gran engrosamiento de la zona glomerular. El examen congran aumento muestra en estascircunstancias muchas imágenesmitósicas enla zonamencionada.
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SISTEhlAS Y APARATOS DEL CUERPO
tomizados que reciben ACTH muestranzona glomerular de grosor normal. Sin embargo, la zona glomerularrepresenta lo que pudiera llamarse zona germinativa en la corteza suprarrenal. En segundo lugar, como se observa en la figura 25-31, las suprarrenales de perros que reciben durante algunos días extractos de adenohipófisis muestranzona glomerular muyengrosada con muchas imágenes mitóticas; esto sería una respuesta relativamentetemprana. En segundolugar, si la cápsula de las suprarrenales a las que quedan adheridas algunas células glomerulares de la que se ha expulsado el resto de la glándula por un orificio en la cápsula, se trasplantan a las ratas de las cuales se extirparon, la corteza degenera. Sin embargo, el contenido de l a cápsula trasplantada en animales de los cuales se extirparon las glándulas n o degeneran. Por último se ha descubierto que en cultivos, las células de la zonaglomerularsetransformanpor la ACTH en células detipofasciculado. El hecho de que la zonaglomerular permanezcarelativamente indemne enanimaleshipofisectomizados a los que se administra ACTH, en tanto que la zona fasciculadasetornamucho más gruesa,podía explicarse fácilmente porque la ACTH causa el crecimiento de la zonaglomerular y diferenciación delas células másprofundas,esto es, enlas células detipo fasciculado. Respecto a la estimulación de la secreción, la segunda clase de efectos de ACTH, algunos datos sugieren que puede estimular la secreción de aldosteronaendeterminadascircunstancias,perosuele considerarse comouna acción detipoúnicamente permisivo. Como señalamos, la secreción de aldosterona por la zona glomerular es regulada principalmente por la angiotensina 11. Sin embargo, la ACTH tiene efecto intenso sobre la actividad secretoria de la zona fasciculada (y en menor medida de la zona reticular) para fomentar la secreción de cortisol. Cabe suponer pues que la ACTH es la causa de conservar la población celular de la corteza suprarrerial al comenzar el crecimiento en la zona glomerular y diferenciación en la misma en células de tipo fasciculado. Es discutiblequecausediferenciación ulterior de células fasciculadas del tipo reticular. NO se ha dilucidado la situación de la zona reticular (aparte de que forma pequeña cantidad deglucocorticoides y hormonas sexuales). Se supone que la zona es la zona germinativa de la corte-
mueran enla zonareticular. "cementerio" de esta zona.
Estaesla
noción de
MEDULA SUPRARRENAL Estructura microscópica. Las células de la médula suprarrenal son voluminosas y ovoides y suelen estar agrupadas en acúmulos y cordones glomerulares dispuestos alrededordevasos sanguíneos(fig. 2532). Muchascontienen gránulosfinosque se tiñen de pardo con sales de cromo, la cual es la llamada reacción cromafín, y puede observarse macroscópicamente al exponer la superficie de un corte reciente de la glándula con una solución débil de sales crómicas o ácido crbmico, de modo que la médula de la glándula se tiñe de pardo. Esta reacción depende de la presencia en las células de gránulos de la hormona destinada para ser secretada.
Evolución de los conocimientos acerca de las hormonas de la médula suprarrenal La médula suprarrenal tiene la distinción de haber sido la primera glándula de la cual se obtuvo, en 1901, una hormonacristalizadapura. Sele dio el nombre de adrenalina o epinefrina. Más de 50 años despuésse comprobó que los que se consideraban extractos puros de la glándula en realidad contienen
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y mantiene la población celularf sería lógico suponer que las células formadas en la =Ona glomeru10s larse desplacen lentamentedescendiendopor cordones de la zona fasciculada y por último
Fig. 25-32. Microfotografía de una porción característica de la médula suprarrenal. Adviértase lacélulaganglionarala izquierda del centro, Lascélulas secretarias sonpálidas y ovoides, Adviértanse los capilaresfenestradosdegrueso calibre que seextiendendiagonalmente enel campo (abajo. U la izquierda y arriba. derecha).
SISTEMA ENVOCIZINO
dos substancias intimamente relacionadas: adrenalínu y norudrenulina (norepinefrina). Las dossubstancias tienen efectosalgodiferentes. La médula secreta las dos hormonas en cantidad que no producen efectos fisiológicos mayores encircunstancias normales. Pero, esas hormonas se liberan en cantidades mucho mayores en circunstancias extraordinarias. Cómo la secreción de las células medulares es modificada por estados de tensión física y emocional. Como explicamos al describir la embriología de la glándula, las células parenquimatosas de la médula suprarrenal derivan del mismo grupo de células que se convierten enlasde los gangliossimpáticos del plexo celiaco. Sin embargo, después de emigrar hacia la región central de la corteza suprarrenal, pocas de ellas originan células ganglionares (figs. 25-29 y 25-32). La mayor parte se convierte por diferenciación en células secretoriasdispuestasalrededorde vasos sanguíneos(fig.25-32). Sin embargo, es importantepercatarsedequeocupa el mismositio de una cadena simpática de las neuronas, como las célulasganglionaresmismas. En consecuencia, son inervadas por fibras preganglionares colinérgicas (y no por fibras posganglionares, como las demás clases de células secretorias del cuerpo). De lo anteriorse deduce que desde el punto embriológicolascélulassecretoriasde lamCdula suprarrenalsonequivalentesde las neuronasposganglionaresde la división simpática del sistema nerviosoautónomo,por lo cual es comprensible que s u función sea semejante. Como la noradrenalina es secretada en las terminaciones de casi todas las fibrassimpáticas posganglionares, es obvio que si hubiera secreción repentina de hormonas medulares (en el ser humano, principalmente adrenalina) hacia la circulación desde las células secretorias de la médula suprarrenal, la acción del neurotransmisor (noradrenalina) liberado en la mayor parte de las terminaciones de los axones de las fibras posganglionares del sistema nervioso simpáticoseríareforzadaydeestamanera predominaría pasajeramente la actividad de la divisiónparasimpática.Comocomenzamosa explicar al principiodeestecapítulo, siun individuosufre frustración grave por ejemplo, si se le impide obtener algo que desea intensamente, o huir de una situación que considera muy peligrosa, puede experimentar unareacciónemocional(cólera o miedo). Estas sensaciones se acompañan de aumento de actividad simpática sobre la parasimpática. El aumento de la actividadsimpáticaproduceno sólo mayor producciónde la noradrenalina en la mayorparte de las terminaciones nerviosas simpáticas pos-
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ganglionares,sinotambién en las células parenquimatosas de la médula suprarrenal, con SUS conexiones simpáticas muy directas que son estimuladas paraproducirsushormonas más rápidamenteque 10 acostumbrado. Entran suficiente noradrenalina y adrenalina en la sangre para reforzar el efecto de la noradrenalina en las terminaciones simpáticas en tod o el cuerpo.Comomencionamos, el resultado es que el corazón late más rápidamente y con mayor fuerza, aumenta la presión arterial, el bazo se contraeyañadesangreal sistemacirculatorio,se desvíamássangrehacia los músculos estriados Y menos a las vísceras, el glucógeno en el hígado se convierte en glucosa yseliberahacia la corriente circulatoria. También hay efectos sobre la producción de calor. (Las dos hormonas medularestienen efectos algo diferentes respecto B causar estos cambios.) La secreción verdadera de noradrenalina y adrenalina porlas células de la médula suprarrenal ocurre no sólo en relación con estados emocionales sino también, de manera refleja, como consecuencia de estímulosaferentes desencadenadosporfrío o dolor intensos u otros estados de alarma. Características de las hormonas de la médula suprarrenal. Desde el puntodevistaquímico,las dos hormonas de la médula suprarrenal, adrenalina y noradrenalina, son catecolaminas, porqueson aminas con un grupo catecol en la estructura molecular. Los dos actúan como agentes reductores, per o la noradrenalina forma un producto más obscuro que la adrenalinacuando los cortes se tratancon agentes oxidantes, lo cual motivó la observación de que el producto formado como reacción a agentes oxidantes es más obscuro en algunas células que en otras, de donde el concepto de que algunas células producen noradrenalina y otras adrenalina. El bloque químico principal de las dos hormonas es la tirosina, la cual primero se convierte en dopa (dihidroxifenilalanina), después en do.pamina y por último en noradrenalina. La formación de adrenalina entraña metilación de la noradrenalina.
Estructura fina de las células de la médula suprarrenal La característica más notable de las células de la médula suprarrenal es el contenido de gránulos obscuros (figs. 25-33 y 25-34) cada uno de ellos rodeado por membrana (fig. 25-34) y más densoen el centroque en la periferia. El número de gránulos varíasegún la actividadsecretoria.Comomencionamos, hay dos clases de células,una especializada para secretar noradrenalina y la segunda adre-
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
medulares no poseen el retículo endoplásmico rugoso abundante que era lógico suponer si la célula sintetizabaproteínasparasecretarlas. Sin embargo, presentanconcentraciónmoderada de ribosomas libres.
Vasos sanguíneos, linfáticos y nervios Cada glándula suprarrenal es regada por tres arteriasque tienen distintoorigeny se ramifican al acercarsea la glándula.Algunasramas riegan los capilares de l a cápsula: otras penetran directamente en la médula para regar al lecho capilar de esta regiónconsangre arterial. Sin embargo, la mayor parte desemboca en capilaresque van de la zona glomerular a la reticular, donde se vacían en vénulas medulares. Las células medulares, en consecuencia,poseendos clases de vasos:capilares,por los cuales reciben sangrearterialyvénulas,quecontienen sangre que ha pasado por los capilares de la corteza. Los capilares y las vénulasde la médula tienen endotelio fenestrado. Se afirma que en la zona fasciculada la mayorpartede las células está en contactocondos capilares,uno en cadaextremo. En cortes convencionales, los capilares de la corteza suelen estar colapsados y, en consecuencia, no se observan fácilmente. Los capilares de la médula desembocan en vénulas quese unen para formar unavenacentral,de
Fig. 25-33. Micrografiaelectrónica ( X 18 000) delamédula suprarrenal d e la rata en la cual se advierte parte del tipo celular que se considera secreta adrenalina. Los gránulos son menos densos que los del tipo celular que se considera secreta noradrenalina.Además, la adrenalina llenalas vesículas redondeadasmás completamente. Inmediatamente abajo del centro se advierten algunas cisternas del retículo endoplásmico rugoso. A la derecha, se observa parte del núcleo y se aprecian algunas mitocondrias. (Cortesía de W. Lockwood.)
nalina. La formación de los gránulos es diferente de la que guarda relación con Ia síntesis de proteínas, pues entraña cambios sucesivos en un aminoácido. El hechode que los gránulos estén rodeadospor membrana hace pensar que por lo menos ocurre un fenómeno de empacamiento en el aparato de Golgi. Los gránulos rodeados por membrana se desplazan a la superficiede la célula, donde expulsan SU contenido. Las ‘Ortezas membranosas vacías se han Observado en la membrana celular. Las demás características del citoplasma no son notables. Las células
Fig. 25-34. Micrografia electrbnica con gran aumento que muestra lo que se supone son gránulos de adrenalina, rodeados por membrana, listos para ser expulsados del citoplasma de una célula de la médula suprarrenal. (Cortesía de W. Lockwood.)
(diabetes insípida, descrita antes en este Capitulo) en la cual la poliuria no guarda relación con glucosuria Y la orina es insíplda. Tamblén se reconoció por entonces que entranaba malpronósticoque alguien emitiera abundante orina azucarada, pues casi invariablemente la saluddeclinabaconstantementedespués.Muchos sujetos se adelgazaban y eran particularmente susceptibles a laaparlcióndediversasinfecciones y enfermedades degenerativas. Los estudiantes orientados hacia la investigación pueden Interesarse en cómo las etapas progresivas en la evolución de los conocimlentos acercadeestaenfermedadculminaron en el tratamiento substitutivo que hoy ha salvado un número incalculable de vidas en todo el mundo. En 1869 Langerhans, cuando aún era estudiante de medicina, descubrió los islotes en el páncreas que hoy llevan su nombre. La figura 22-1 es una mlcrofotografía con poco aumento de un corte de páncreas en el cual se observandosislotes(marcados) entreeltejido exocrino. Sin embargo, Langerhans no sospechó que estos islotes fuesen pequeños órganos de secreción interna. Poco después se señaló que poseían redes caplPARAGANGLIOS lares extensas; ello fue últil después de hacer que otros investigadores sospecharan que tenían funclón endocriExplicamos cómo las células de la médula suprana. renal provienen de la migración de elementos anteAunque Cowley, físico inglés, habla sugerido un slglo cesores de células ganglionares simpáticas, desde los antes que había alguna relación entre la diabetes y el ganglios celiacos en desarrollo, hasta las suprarrena- páncreas, ello no se comprobó concluyentemente sino les. Probablemente este n o sea el Único ejemplo de hasta 1889. En esta fecha von Mering y Minkowskl exmigración de estas células,pues debajo del peritotrrparon el páncreas de perros y descubrieron que ellneo, en diveros sitios, se descubren muchos acúmunabanmayor volumen deormaque poseía azúcar (se hadicho quealguienadvirtióquelaorinadeestos los pequeños de célulasqueprobablementetengan elmismoorigen.Están dispuestas enacúmulos y perrosatraíaabundantesmoscas;enestecaso,hizo cordones y reciben riego sanguíneo abundante. Como una aportaclón importante a la investlgación porque éI, o alguien más se preguntó "por qué"). estos cuerpospequeñosguardanrelaciónconganLo anterior pudiera considerarse como Indicación de glios, se les llama paraganglios. Además, como las que la diabetesdepende de faltadealgunafunción células en estos cuerpos da positiva la reacción cropancreática. Sln embargo,cabe preguntarse cuálfunmafín, sueledecirse que eltejidomedulardelas ción. La función blen conocida en aquel entonces era la suprarrenales y los paraganglios forman el sistema de elaborar una secreción interna. Sln embargo, la norromafín. ción de Claud10 Bernard, de que algunas funciones corporales dependían de secrecionesinternas,ya había ISLOTESDE LANGERHANS dejadohuella honda enelmundocientífco, de modo que se hicieron investigaciones ulterlores con el fin de descubrir SI la diabetes resultaba de que el páncreas no Las características generales de los islotes de Langerhans del páncreas se describieron en e l capítulo elaborabauna secreciónexterna o internaadecuada. 22. Aquí mencionaremos sus células e n relación con Para precisar lo anterior, Hedon efectuó un experimento ingenloso. Descubrió que al Injertar un fragmento de las hormonas que elaboran. páncreas en unanimalpancreatectomizado,éste no presentaba diabetes aunque el Injerto careciese de coEvolucíon de los conocimientos nexiones con conductos. Dlcho de otra manera, comprobó queel principio antidiabético elaborado por Ladiabetes(gr. diabetes, pasar a través) fueel el páncreas era absorbido hacia la sangre, esto es, que nombre que dieron los griegos a las enfermedades ca- era una secreción interna. racterizadas por la producción abundante de orina (poEn esta etapa no se sabía si la secreclón interna era liuria).En el siglo XVIII se comprobó que en la mayor producida por las células acinosas o por las Insulares. parte de los casoslaorina de los diabéticosconteEnrealidad,tampoco era manifiestosi las célulasde nía azúcar; en consecuencia, esta clase de diabetes se los islotes diferían fundamentalmentede las acinosas. llam6 diabetes mellitus o sacarina (lat. mellitus, endul- Sin embargo, este asunto fue aclarado poco después zada conmiel)paradiferenciarladelaotraclase por Ssobolew y Schultze, quienes ligaron los conductos
grueso calibre q u e sale del h i l i o de la gliindula; esta vena posee en la pared abundantes fibras longitudinalesde músculoliso.Tambiénsalen venasde l a cápsula. Se han descrito linfáticos únicamente donde la glándula posee bastante tejido conectivo, esto es, e n relación con las venas de grueso calibre y en l a cápsula. H a y fibras del sistema parasimpático que llegan a las glándulassuprarrenales,pero se desconoce s u función, s i acaso l a tienen.Además, se sabe poco acerca de las funcionesdelasfibrassimpáticas distribuidas e n cápsulas y corteza. Lainervación importante de la glándula es proporcionada por las que vandirectafibrassimpáticaspreganglionares mente a las células parenquimatosas de la médula; en este sitio, e l mediador químico, como señalamos, es l a acetilcolina. En la médula también hay células ganglionares verdaderas (figs. 25-29 y 25-32).
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Fig. 25-35. Microfotografíacon inmersidn en aceite de un islote de Langerhans en el páncreas del cobayo teñido con el método de Gomori. Las células alfa con citoplasmateñidoderosado,son más obscuras que las células beta que tienenel citoplasma de color azul,yocupan la periferia del islote. La mayor parte del interior del islote contiene células beta situadas a lo largo de los capilares. (Cortesía de W. Wilson.)
pancreáticos de antmales de laboratorio y descubrteron que después de un tiempo el tejido acinoso del páncreas se atrofiaba y sólo quedaba el tejido insular. Los animales tratadosde esta manera, aunque presentabantrastornos de la digestión y otros signos, no sufrían diabetes. fríandiabetes. Parecíafaltar sólo un hecho por comprobar para la aceptación general de la teoríainsular de la diabetes; comprobar que los islotes estaban enfermos en qulenes morían a causadelpadecimiento Los prlmerosdatos fueron proporctonados por Opre, anatornopatóiogo dlstlnguldoqulen aprinciplos delslglo xx descubrlóque quienesmorían por diabetes enla mayor parte de los casos carecian de Islotes o mostrabancamblosdegenerativos en los Islotes que había. En consecuencla, se aceptó en general que la diabetes sacarlna dependía de insuficiencia de los Islotes para elaborar una hormona, y estahormona que entonces no se conocía, recibió incluso un nombre, el de insulina.
Descubrimiento de dos clases de células insulares. En 1908, Lane comprobó que los gránulos de las células insulares tenían propiedades histoquímicas diferentes de los gránulos de zimógeno (y por 10 tanto que las células insulares diferían fundamentalmente de las acinosas), y que también que podían diferenciarse dos clases de células insulares. Descubrió que algunos fijadores alcohólicos disolvían los gránulos
de la mayor parte de las células de los islotes pero los conservaban en algunas. A la inversa, fijadores preparados con agua en lugar de alcohol conservaban los gránulos en la mayor parte de las células y en pequeño número los disolvían. Dio el nombre células beta a las abundantes con gránulos solubles en alcohol, y Ilamb rhlulas alfa a las que tenían gránulos resistentes al alcohol e hidrosolubles. Ello motivó diversas técnicas de coloración para teñir de manera diferencial las células alfa y beta (fig. 25-35). Después, se observó un tipo dedegeneracióninsular hidrópica menos frecuente que otros tipos de lesiones degenerativasobservadas en los islotes del diabético. Las célulasinsularesque mostraban este cambioestabanhinchadasporlíquidoacuoso que conteníapocasubstancia tingible (fig. 25-36). Después se comprobó que el líquidolímpidocontenía glucógeno. Homans y Allen descubrieron que si se extirpaba la mayor parte del páncreas y se alimentaba al animal liberalmente con carbohidratos o proteínas ocurría degeneración hidrópica en los islotes de la parte del páncreas que había quedado intacta y aparecíadiabetes. Sin embargo, cuando se administraba dieta mínima al animal, las células insulares no mostraron cambios y el animal seguía sano. Además, comprobaron que la degeneración
SISTEMA ENDOCRIh'O
hidrópica ocurría únicamente en las células beta de los islotes, y queestecambioeraprecedido de desgranulación de las células afectadas. Estos experimentos,yotrosmás,motivaron la llamada hipótesis de exceso de trabajo. Allen comprobóque si se extirpabade 80% a 90% del páncreas de un perro, la porción restante tenía islotes suficientes para que el animal no sufriera diabetes, siempre que se restringiera la dieta del perro. Sin embargo, si al animal se le administrabancarbohidratos adicionales, las células beta en el fragmento del páncreas restante presentaban desgranulación y se tornabanhidrópicas. Allen consideró que los carbohidrato5adicionalesadministradosa los animales aumentaban la demanda secretoria sobre las células beta, y que la desgranulación y la degeneración hidrópica eran pruebas de agotamiento por exceso de trabajo. Si se continuaba la sobrealimentación, descubrió que las lesiones insulares se tomabanpermanentes sin datos derestablecimiento. Las observacionesde Allen aún tienen gran importancia para el tratamiento de / a diabetes. En particular, se aplican a quienes corren el peligro de presentar la diabetes, pues comprueban que si un individuo somete a trabajo excesivo la capacidad de las
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células beta, por ejemplo, al ingerir demasiados carbohidratos, estas células serán destruidas por exceso de trabajoy ello,claroestá,disminuirá la capacidad de las células beta del individuo y tornará más susceptibles que antes a las células restantes al exceso de trabajo. Aunque la hipótesis de exceso de trabajo motivó mejor tratamiento, la diabetes siguió siendo una enfermedad difundida y generalmente mortal. Era Iógico esperar que muchos investigadores trataran de extraer la hormona de las células beta del páncreas de animales para emplear en el ser humano tratamiento de substitución. Algunos de los primeros ensayos para extraer la hormona antidiabética dieron resultados muy prometedores, pero sólo esto lograron, y el mundo permaneció sin tratamiento substitutivo para la diabetes hasta los tiempos de Banting y Best. Descubrimiento de insulina. Al atardecer del 30 de octubre de 1920,Banting, porentonces joven médico, leyó en una revista médica un trabajo donde se describían las observacionesdeSsobolew y otrosautoresquehabían ligado los conductos del páncreas. Llamó la atención a Banting que el tejido acinoso se atrofiaradespuésde la ligadurade los conductos,y se supone quecomenzóasospechar que los intentos para obtener un extracto activo del tejido insular habían fracasado porque las enzimas digestivas del tejido acinosodestruían la hormona insularantesdequepudieraextraerse. Sea como sea,antes deretirarse esa nochedecidió tratar de elaborar extractos del páncreas después que el conducto se había ligado durante seis a ocho semanas, cuandosupuestamentecontendría Gnicamente tejido insular y noacinoso. Los acontecimientosocurridosentre el nacimiento deesta idea y el aislamiento de la insulina, la colaboraci6n de Best y después de Collip, la sucesión inevitable de resultados alentadoresydescorazonadores, la falta de fondos y sobre todo la tenacidad perseverante de Banting y por Gltimo la obtenciónde la insulina como tratamiento eficaz de la diabetes son una historia apasionante.
Relación deotras hormonas con la insulina
Fig. 25-36. Microfotografía con inmersión en aceite que muestra degeneración hidrópica en un islote de Langerhans en el páncreas de un perro al que se inyectó extracto de adenohipófisis con efecto diabetógeno. Las células beta han degenerada y muestran gotas voluminosas de líquido. Esta degeneración hidrópica es indicación de gran exceso de trabajo de las células beta. (Ham. A.W. y Haist, R.E.: Am. J. Pathol., 27:787, 1941.)
En 1930, Houssay y Biasottlcomprobaronque la diabetes provocada en animales al extlrpar el pancreas mejorabaalextirpartambiénlahipófisls,yqueestos animalesenlugar de desmejorar progresivamente COm0 los pancreatectomizados,vivíansindiabetesdurante largo tiempo. Claro está que se habian obtenido indicaclones de que el lóbulo anterior de la hipófisis podia tener efecto diabetógeno al descubrir que individuos con algunas Clases de tumores del lóbulo anterior tendían a
presentardlabetesAdemás, en 1927. Johns y colaboradores provocaron signos de diabetes en perros al adrnlnlslrarles lnyeccrones de extracto de lóbulo anterlor de la hlpóflsls Otros lnvestlgadores observaron ulteriormente este fenómeno. Sin embargo, Evans y colaboradores advirtieron algo adlcional Los demás habían advertido slgnos de dlabetes únrcamente al continuar las Inyecciones, pero Evans observó que dos ammales siguieron tenlendo diabetes después de terminar el curso de lnyecclones de extracto de adenohlpófisisUn antmal aún es:á diabético cuatro meses despues de la última inyecclón. La lmportancla de esta observaclón pasó InadvertIda hastaqueYoung,en 1937, comprobó que una serle suflcientementeprolongada de inyecclones de extracto de adenohlpófisis tornaba a los perros permanentemente diabéficos. Rlchardson y Young hicieron estudlos hlstológlcosde los Islotes en estos anlmales. En algunos lslotes descubrieron un aspecto histológco semelante al observado en los casos muy crónicos de dlabetes humana; en otros apreciaron desgranulaclón y degeneracrónhldrópica de las células beta y, en alguy Haist nos, imágenes mltóslcas. Despues, Ham comprobaron que los extractos de adenohipófisis Inyectados diariamente causaban desgranulaclón progresiva de las célulasbeta, seguidas de degeneraciónhldrópica (fig. 26-36) La semejanza entre las observaciones al emplear extractos de adenohlpófisis y las obtenidas por Allen después de pancrealectomíaparcial y alimentación abundante fue tan patente que se advlrtió que los extracfosdelóbuloanterlordela hipófisis de alguna manera producían trabajo excesivo de /as ceiulas befa al punto de causarles agotamlento y muerte. Los exiractos relatlvamente Impuros de lóbulo anteriorde lahlpófrsrs empleados por entoncescontenían varias hormonas tróflcas además de la del creclmiento. Losextractosdeadenohipóflsls que contenían ACTH estimulaban a la corteza suprarrenal para elaborar cortisol, lo cual aumenta la conversión de proteínas y precursores proteínicos en azúcar en el hígado. La admlnistración de cortlsol por sí misma puede causar diabetes. Sin embargo,parece más probablequeelfactor diabetógeno principal elaborado por el lóbulo anterior de la hrDófrsls sea la hormona del creclmlento.
Diabetes sacarina (mellitus)
actúansobreellas. El motivodeque la masa kuncional de células beta sea ineficaz, es que l a proliferaciOn de células beta en los islotes n o se mantiene alpasocon la pérdidade células beta y, como ya explicamos, la pérdida de estas últimas se apresura al someter a trabajo excesivo la poblaci6n de células beta que sobreviven. En consecuencia, un tema clave en la investigación de la diabetes es tratar de descubrir más datos acerca de la regulación de la proliferación de células beta y por qué no se mantiene al paso con la pérdida de las mismas. Mencionaremos este aspecto de nuevo al hablar del origen y la diferenciaci6n de las células insulares.Pero,antes,debemos mencionar algunos aspectos más acerca de l a diabetes. GLUCEMIA Y GLUCOSURIA En un individuo normal con dieta normal, la concentración de azúcar en la sangre permanece en nivel bastanteconstanteentre 0.08 y 0.11%. Como está disueltaen el plasmasanguíneo, el azúcaren esta concentración aparece en el filtrado glomerular. Sin embargo, en estas circunstancias toda el azúcar en el filtrado puede resorberse al seguir su paso por l a nefrona. En consecuencia, en el individuo normal no aparece azúcar en la orina. Sin embargo, en el diabético no tratado aumenta la concentración sanguínea de azúcar sobre las cifras normales (Iziperglucemia), al punto en que la mayor concentración en el filtrado glomerular no puede ser resorbida por los riñones,demodoqueapareceazúcarenlaorina (glucosuria). La concentración por arriba de la cual los riñones no pueden resorber toda el azúcar filtrada en los glomérulos se llama umbral renal para el azúcar.
Efectos de la insulina
La acción más manifiesta de la insulina es que disminuyelaconcentración de azúcar(glucosa) en Parece que los extractos de adenohipófisis activan la sangre. Claro está que tiene esta acción cuando las células beta directamente de modo que se agotan se inyecta en un sujeto normal o en un diabético. La más fácilmente que cuando no hay estímulo adenohi- dosis de insulina que excede de la necesariapuede pofisario. Sea como sea, se acepta en general que en disminuiren tal medidalaglucemia que el indiviel cuerpo hay rnuchas influencias diabetbgenas; sin duo presenta convulsiones o inconsciencia, lo cual se llama choque insulinico. El exceso de insulina puede embargo, no producen diabetes porque son antagonizadas eficazmente por la concentración adecuada disminuir la concentración de azúcar en la sangre al de la horrnona antidiabetdgcna, la insulina. Los in- grado en que sobreviven la muerte porque la glucedividuos infelices que presentan diabetes sacarina lo mia es inferior a la mínima necesaria para conservar hacen porque la masa total de la población de cClu- la vida. De cuando en cuando ocurren tumores inlas beta se torna incapaz de brindar suficiente insuli- sulares secretorios; si participancélulasbeta,ello puede originar hiperinsulinismo,inclusohipoglucenaparacombatir las influenciasdiabetógenasque
SISTEMA ENDOCRINO
mia mortal, pues la insulina liberada no es regulada por la concentración de azúcar en la sangre. La insulinadisminuye la glucemia en el sujeto normal al modificar el metabolismo de varias clases detejidos en el cuerpo,comoexplicaremos. 1) El azúcar absorbido después de una comida abundante bastaría para aumentar mucho la glucemia a no ser porque algo del azúcar se almacena en formade glucógeno en los hepatocitos y las células musculares; la insulinafacilita la conversiónde azzicar en glucógeno. 2) El exceso de azúcar también es eliminado de la sangre por conversión en grasa, la cual se almacena en los diversos depósitos adiposos; la insulina facilita este efecto. 3 ) Además de fomentar el almacenamiento de azúcar en forma de glucógeno, la insulina facilita el metabolismo de los carbohidratos en las células musculares; al apresurar la utilizaciónde carbohidratos en el músculodisminuye la glucemia. 4) Como seiialamos, la acción de la insulina antagoniza el efecto catabólico del cortisol. CELULAS DE LOS ISLOTES En los primerosestudios(comoexplicamos) por las propiedades de coloración y otras características de los gránuloscitoplásmicos se diferenciaban dos clases de células insulares, alfa y beta. Inicialmente se comprobó que las células beta secretan insulina o su precursor inmediato, y más adelante que las células alfa secretan unahormona, el glucagon cuya función se describirá brevemente más adelante. Los estudios continuados sobre los islotes sugirieron que poseían un tercer tipo de célula, que se llamó célula delta o céfula D. Ulteriormente, se comprobó concluyentementequehabíaun tercer tipo celular valiéndose de métodos de impregnación argéntica y después de una técnica de inmunofluorescencia, que comprobó que este tercer tipo de célula contiene sornatostatina, el factorhipotalámicoreguladorhormonal que inhibe la secreción de hormona del crecimiento (ver Hellerstrom). En la actualidad, este tipo celular se llama célula A,, y la célula alfa suele denominarse célula A,. Por técnicas de coloración, microscopiaelectrónicaymétodosinmunocitoquímicos, se ha descubierto un cuarto tipo de célula. Las cuatro clases de células parecen elaborar su propio tipode péptido, pero hasta la fecha sólo se ha comprobado la función de las células alfa y beta. Las células betason las másabundantes en el páncreas de mamíferos pues les corresponden alrededor de 60% a 80% de la población insular. Corresponden a las células alfa entre 10% a 30% de las células insulares. Las células A , según Hellerstrom, suelen formar menos de 10% de las células insulares
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en animales delaboratorio,pero se considera que son más abundantes en el ser humano.
Desarrollo embriológico de los islotes Como se describió al hablar de la porción exocrina del páncreas (pág. 778), los componentes exocrino y endocrino del páncreas se desarrollan a partir de una sola evaginación del endodermo. Sin embargo, las células progenitoras comunes se diferencian siguiendodiversoscaminos paraformarunidades acinosas secretorias, conductos o islotes. Pero, se ha sugeridoquelascélulasinsularespuedennacerde células de la crestaneuralqueemigranhacia el páncreasenetapamuytemprana del desarrollo. Hay motivo para suponer que las células beta pueden desarrollarse independientemente de la cresta neural, pero es posible que por lo menos algunos otros tiposde células insularesnazcande la cresta neural. No hay indicación de que las células acinosas se transformen en insulares; sin embargo, los dos tipos celulares pueden provenir de la misma fuente. Se ha investigado mucho en animales de laboratorio el orden en el cual aparecen las células insulares. Primero se observan las células alfa, en seguida las A,: ylas células beta, uno o dos días después. Ademas, cabe suponer que la secreción de insulina por el páncreasfetalno es regulada por la concentracióndeazúcar en la sangre; ello ocurre sólo después del nacimiento.
Crecimiento y conservación de las células beta Hayvariosmétodospara precisar el númerode islotes en el páncreas y para conocer la masa total insular. En la vidafetal los islotes puedencrecer porque las célulasprogenitoras se dividenyconvierten por diferenciación en insulares, pero parece que el aumento de la masa de células insulares que ocurre en el periodode crecimiento posnataldepende de mitosis en las células de los islotes. Se considera que en la edad adulta hay recambio lento de la población de células beta y que en la diabetes la neoproducciónde células no bastaparacompensar la pérdida. El recambio de células beta se ha estudiado valiéndose de timidina marcada en animales de laboratorio. Es muylento,pero lo estudiosrevelan que las células beta indiscutiblemente se dividen y, por ello, en circunstancias normales, serían capaces de conservar una poblaci6n de células beta suficiente parasatisfacer las necesidades de insulina del cuerpo. En el tipo de diabetes que se manifiesta en la edad madura, se sospecha que las células beta del
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páncreas del individuo dejan deser capaces de reproducirse con rapidez equivalente a s u pérdida, de modo que llega el momento en que las restantes no puedensatisfacertoda l a necesidad de insulina del cuerpo. Sería difícil suponer que ello es comparable a lo que ocurre, por ejemplo, cuando se cultivan continuamente fibroblastos y parecen incapaces de pasar más allá de un número dado de divisiones, pero el problema de la regeneración de células beta pudieraserdistinto. Ello dependedequeaunque son células muy diferenciadas de una glándula endocrina, pudiera esperarse que sean de la categoría 3 (ver pág. 49), y que tengan capacidad para reproducirse,como l o hacen, por ejemplo, lascélulasdel parénquima tiroideo. Sin embargo, a l igual que las células de las glándulas paratiroides, no hay hormona trófica específica que regule su función y su proliferación.Comoocurrecon las glándulasparatiroides, las actividadessecretorias y quizá decrecimiento dependen de la concentración de una substancia particular en la sangre: l a glucosa en el caso de las células beta y el calcio en el de las células paratiroideas. Sin embargo, la hormona del crecimiento puede estimular la mitosis de las dos clases de células, pues Ham y Haist observaron imágenes mitóticasen glándulasparatiroidesdeperros a los que seadministróextractoadenohipofisario diabetógeno. Tambiénse ha comprobado que cuando se inyectan extractos diabetógenos del lóbulo anterior de la hipófisis en perrosjuntoconsuficiente insulina para impedir la hiperglucemia, en los islotes aparecen imágenesmitósicas(fig. 25-37).
al que se administran dosis adecuadas de aloxana, ocurre un fenómeno muy semejante al mencionado. La aloxana tiene efecto mortal rápido sobre las células beta insulares(fig. 4-17). En cuanto se destruyen, el contenido de insulina almacenada llegacasi inmediatamente a la sangre,y si noseadministra azúcar a los animales,mueren porhipoglucemia. Cuando los animales sobreviven a la hipoglucemia inicial, claroestá,presentanhiperglucemia.
Contenido de gránulos de las células beta según se observa con MF Los gránulos citoplásmicos son azules, muy delicadosencortes teñidoscon el colorante de Bowie de violeta de etilo neutro y escarlata de Biebrich, en números que representan el contenido de insulina de l a célula.ConHaist,Hamobservóque el número de gránulos beta descubiertos por este método disminuye si los animales se someten a inanición, si reciben insulina o se alimentan con dieta rica en grasa. Es patente que la disminución del númerode gránulos en estas circunstancias no resulta de desgranulación por exceso de trabajo, sino de falta de síntesis como consecuencia de que no hay estímulo para el trabajo. Así pues, la disminución del contenido de gránulos de las células beta puede ser el resultado de trabajo excesivo o subnormal.
Regulación de la producción y la secreción de la insulina Muchos datos comprueban que la secreción de insulinavaríaenrelacióncon la concentraciónde azúcar en la sangre y que la hiperglucemia estimula la secrecióndeinsulina. Tambiénhaypruebasde que la producciónde insulina por las células beta dependede las demandasde l a concentraciónde glucosa en la sangre sobre las células beta. Además, cabe suponer que, hasta cierto punto, la necesidad de más insulina es satisfecha fácilmente por aumentode la producciónde l a hormona. Es verosímil que las demandas fisiológicas estimulen la división de células beta en individuos conpotencial beta normal. circunstancias norma]es, en el de ci.lulas beta hay suministro de insulina para uno a dos dias. Sin embargo, esta cantidad basta, " casi basta, para producir la muerte si llegase de una sola vez a l a circulación. En realidad, en un animal
Fig. 25-37. Microfotografia con gran aumento un de islote de Langerhans en el páncreas de un perro inyectado con extracto diabetógeno de adenohipófisis y que recibió además suficiente insulina para proteger a las células beta con el fin de que no se tornaranhidrópicaspor exceso detrabajo.Obsérvese l a imagen mitósica enuna célula beta ifleciraj.
Estructura fina de las células beta Las mitocondrias de las células beta y alfa son delicadas si se comparan con Ids más toscas de las células acinosas. Hay sáculos de Golgi entre el núcleo y las superficies por las cuales ocurre secreción. En células en secreción activa pueden advertirse al MF imágenes de Golgi negativas bien definidas. Los capilares de los islotes son de tipo fenestrado. Hay una membrana basal alrededor de cada capilar, con un mínimodetejidoconectivo,demodoque no dificulta la secreciónhacia los capilares.Hay motivoparaconsiderarque el aumento del tejido conectivopericapilarcomoresultadode la lesión, por lo menosenalgunascircunstanciasexperimentales comprobadas, dificulta la llegada de insulina a los capilares. Los gránulos de las células beta difieren en aspecto según la especie. En la rata y el ratón, son redondos y homogéneos e incluidos en vesículas membranosas. A diferencia de los gránulos de las células alfa, no suelen llenar las vesículas membranosas en las cuales están; enconsecuencia,puedeadvertirseun espacio entre los gránulos y las vesículas membranosasqueloscontienen. En el perro,losgránulos beta suelen presentarse en forma de estructuras cristaloidesrectangulares. Los gránulossemejantesa placa no llenan las vesículas membranosas redondeadasque los contienen;enconsecuencia,puedeadvertirse un espaciocomparativamentegrandeentre la superficie de los gránulos y las vesículas redondeadas que los contienen. En el gato los gránulos beta también tienen aspecto cristaloide, pero en esta especie la parte central de cada gránulo contiene una estructura romboidea o prismática densa. En el cobayo, los gránulosbetasonredondeados (fig. 2538). Enel ser humano, los gránulos beta tienen aspectovariable,desderedondoshastacristaloides. También en este caso, sea cual sea la forma, tienden asepararsede las vesículas membranosasque los contienen. La insulina es una proteína, por lo cualpudiera suponersequelas célulasbeta que la sintetizany secretanposeanretículoendoplásmicorugoso y aparato de Golgi bien desarrollados. Sin embargo, el retículo endoplásmico rugoso no se observa adecuadamente en células beta llenas de gránulos. Por otra parte, algunas células en los islotes tienen mayorcontenidoderetículoendoplásmicorugosoy POCOSgránulos (fig. 25-38). A s í pues, las células beta pueden pasar por dos etapas, una en la cual hay abundante retículo endoplásmico rugoso, durante la que se está sintetizando la insulina, y otra en que la secreción es vertida hacia la sangre.
La proteína sintetizada en el retículo endoplásmico rugoso probablemente sea proinsulina, que actúa máslentamenteque la insulinaparadisminuir la glucemia. En estado normal, la proinsulina es almacenadaymodificadaen el aparatodeGolgi, del cual se desprende por gemación en forma de vesículas secretorias que, en circunstancias normales, contienen insulina. Estas vesículascorrespondena los gránulosobservados en los cortes.Probablemente se liberen de la misma manera que se describió para las células secretorias del lóbulo anterior de la hipófisis. En determinadas circunstancias, las células beta secretan proinsulina sin modificación.
Células alfa Aspecto con MF. Los gránulos de células alfa son mayores que los de las beta. Las célula alfa pueden diferenciarse de las beta por varios métodos de coloración;para este fin, es magnífico el método de Gomori(fig. 25-35). En algunas especies (por ejemplo, la rata) las células alfa tienden a presentar distribución periférica en losislotes. En otras especies (incluidoshombrey perro) las células alfa están esparcidas en los islotes, pero muestran tendencia general a formar pequeños grupos hacia la mitad de los mismos. Con excepción de algunas especies (como el cobayo) las células alfa y las beta no pueden diferenciarse entre sí por la morfología de los núcleos. Estructura fina de los gránulos. Los gránulos de las células alfa son semejantes en distintas especies; son redondeados, densos y homogéneos y llenan las vesículas membranosasque los contienen(fig. 2538A). Función. Las célulasalfaparecennomodificarse al provocar artificialmente diabetes. Enel páncreas dediabéticospuedenobservarseislotesformados exclusivamente por células alfa. Sin embargo, se advirtióqueenocasioneslasnecesidadesdeinsulina de un animal en el cual se habían destruido las células beta parecían mayores que las de un animal al cual se había extirpado todo el páncreas. Esta observación sugirió que el páncreas elabora una hormona que tiene acción antagónica a la de la insulina por cuanto aumenta la glucemia. Se descubrió en extractos de páncreas una hormona polipéptida Ilamada glucagon que tiene este efecto. En la actualidad, hay muchos datos de que las células alfa producenglucagon; por ejemplo, Bencosme advirtió que no hay glucagon en extractos hechos de páncreas quecarecendecélulasalfa. Se hacomprobado que el glucagonproduceliberacióndeglucosa del
Fig. 25-38. Micrografía electrónica i X 3 000) de celulas en un islote de Langerhans en el páncreas del cobay o . Hay células alfa que contienen gránulos alfa (A), células beta ocupadas por gránulos (B), células beta en la etapa de síntesis d e insulind ( B ’ ) , u n crom6tobo ( C J , un capilar (Cap! y otro capilar (urribu, cerrtro) que muestra el núcleo de una celula endoteiial (Eci. (Cortesía de L. Herman.)
hígado a la sangre; su secreción cstiJ)lzhdu p o r 10 glucosa sangtlirrp~baja. También afecta el metabolismo de proteínas y grasas.
nulos, pero menosdensos que en las células alfa o beta. Sin embargo, en Fecha más reciente fue posible demostrar esta célula valiéndose del procedimiento de impregnación argéntica de Hellerstrom-Hellman. Después, con técnicas inmunoquímicas se demostró Células delta (D O AI) que contiene sornatostatina, la hormona hipotalámica queinhibe la liberación dehormona del creciAdemásde las células alfa y beta,quesehan identificado plenamente, se ha advertido una tercera miento poi- las células somatotróficas de la adenohiclase de célula, particularmente en islotes humanos, pófisis. Dado que l a hormona del crecimiento tiene que no parece adaptarse a las categorías alfa ní be- efectos notables sobre las células beta de los islotes, es atractivo postular que las células D pueden tener ta. Durante algún tiempo se consider6 que pudiera el efecto “seudotrófico” ser alfa o beta en un estado funcional que n o permi- algún papel en relación con tía la identificación adecuada. Se descubrieron grá- de la hormona del crecimiento sobre células beta.
Regulación nerviosa de las células insulares
No se ha dilucidado tan satisfactoriamente, como era de desearse, si la secreción de las células insulares es modificada por impulsos autónomos,por ejemplo, en estados emocionales graves, pero hay indicaciones de que el sistema autónomo puede participar. Se ha comprobado una relación intima entre las células insulares y las células ganglionares en el páncreas. Simard estudió estos pequeños conglomerados,llamados complejos nezlroirlsulures (fig. 2539). Tal vez el descubrimiento de que algunas células insulares producen un factor hipotalámico reguladorhormonaldespertaránuevo interés en los complejos neuroinsulares. GLANDULA PINEAL Caracteristicas macroscópicas. La glándula pineal o epífisis es una pequeña estructura crónica de aproximadamente 0.5 cm a 1 cm de largo que guarda semejanza con una piña de conífera (lat. pineus, relacionado con el pino). Se desarrolla a partir del extremoposterior del techo del tercerventriculo y sigue enconexión con el mismo, sobresaliendo hacia atrás de modo que está dorsalmente en el mesencéfalo. Desarrolloembrionario. Por detrás delsitiode origen el plexocoroideo enel tercerventriculo, el techo del diencéfalo se abulta dorsalmente y forma undivertículo,cuyasparedes se engruesanhasta borrar gradualmente l a cavidad. En la vida posna-
Fig. 25-40. Microfotografíaconpoco aumento de parte de la glándula pineal que muestra arenilla cerebral. (Cortesía de E. At" derson.)
tal sólo hay cavidad en la base de la glándulapineal, que recibe el nombre de f o n d o de SUCO pineal. Hay dos clases de células en la evaginación. El divertículo del techo mismo contiene células neuroectodérmicas; la piamadre que lo reviste contiene células mesenquimatosas. Las dos clases participan en la formación de la glándula pineal. Las células neuroectodérmicas originan dos tipos celulares adicionales: 1) células parenquimatosas secretorias Ilamadas pinealocitos, y 2) células neurjglicas. Las célulasrLlesenquimatosas forman fibroblastos y los componentes de tejido conectivo de la glándula pineal, la rdpsula, trabéculas y tabiques incompletos quesubdividenmás o menos la glándula en lobulillos.
Estructura microscópica observada con MF
Fig. 25-39. Microfotografia con gran aumento de un complejo neuroinsular enel phcreas de larata..Adviértanse las células ganglionaresvoluminosas enel centro Y abajo a la izquierda en relación con las células insulares,(Cortesía de W.S. Hartrof.)
El aspecto de la glándula pineal varía mucho en distintos individuos. Los lobulillos, que consisten en pinealocitos y células neuróglicas están separados de manera incompleta por trabéculas irregulares y tabiques incompletos de tejido conectivo que se extienden hasta la substancia de la glándula, a partir de la cúpsula, llevandoconsigosanguíneos Y nervios; algunas de estas tabicaciones irregulares se adviertenen la periferiaen la figura 25-40. Al igual que todos 10s Órganos endocrinos, la glándula pineal
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SISTEAL4S Y .4IJARATOS DEL CUEKPO
sófilo (RNA) y poseen prolongaciones extensas que nacen del cuerpo celular. El parénquima de la glándula pineal consiste en gran medida en una maraña decuerpos celularesyprolongacionesentretejidas depinealocitos y célulasneurbglicas, quetambién tienen prolongaciones largas. En la figura 25-41, no puede precisarse si las prolongaciones pertenecen a uno u otro tipo decélula. Con ME, el citoplasma de los pinealocitos muestra abundantes mitocondrias, aparato de Golgi bien desarrollado, cuerpos densos (probablemente lisosomas), retículoendoplásmico liso, ribosomas y POlisomas.También hay muchos microtúbulos(fig. 25-42).
Células neuróglicas
Fig. 25-41. Microfotografía ( X 500) de una parte característica de la glándula pineal (tenida con hematoxilina férrica de Heidenhain). Los pinealocltos poseen núcleos comparativamente voluminosos (N) y nucléolos destacados. Las muchasprolongaciones intensamente teñidas pertenecen apinealocitos y células neurhglicas.(Anderson, E.: J . Ultrastruct. Res., Suppl. 8, 1965.)
Se identifican por el núcleo, más aplanado y con más cromatina condensada que en los pinealocitos. Algunas células neurbglicas son más o menos triangulares y con frecuencia se advierten dos o tres muy cerca entre sí. El citoplasma es más basófilo que el de los pinealocitos. Con ME, las células de neuroglia muestran los organitosacostumbrados,entre ellos microtúbulos, pero menos abundantes que los pinealocitos. El dato más notable del citoplasma es el abundante contenidodefilamentosqueseconsideratienen5 a 6 nm de diámetro y suelen estar dispuestos en haces. Los filamentos en las prolongaciones de las células neurbglicas son paralelos al eje mayor y se insertan
posee riego capilar muyabundante,que proviene de las arterias coroideas posteriores. En la rata y el ratón estos capilares están fenestrados Io cual facilita la liberación y secreción de los pinealocitos hacia la sangre. En el ser humano, la glándulapinealalcanzasu desarrollomáximo en l a niñezydespuéspresenta involuciónprogresiva,peroseconsideraque sigue funcionando. En l a glándula se acumulanconcreciones de material calcificado que suelen llamar arenilla cerebral, y algunos autores consideran que indica un cambio degenerativo. En la figura 25-40 se ilustra el aspectodeestosgránuloscalcáreos,que pueden ser útiles para identificar el sitio de l a glándula pineal en las radiografías.
Pinealocitos
-
el citoplasma se advierten acúmulos de material ba-
bltrastruct. Res
,
SUppl. 8, '1965.)
SISTEMA ENDOCRlNO
en placas de fijación de la membrana celular. Otra diferenciaentre los organitoscitoplásmicosde los pinealocitos y las células neuróglicas es que las mitocondriasdeestasúltimas tienen matriz mucho más densa que los primeros. Las prolongaciones de lis células neuróglicasterminanprincipalmente en forma de abultamiento sobre los pinealocitos, otras células de glia o sobre las células que revisten espacios perivasculares. Estas terminaciones a veces poseen abundante glucógeno.
Inervación Aunque la glándula pineal nace del cerebro, parece perder todas las conexiones nerviosas funcionales originales poco después del nacimiento. En cambio, es invadidaporfibrassimpáticas posganglionares que nacen del gangliocervicalsuperior(simpático) y entran en la glándula por las trabéculas y tabiques de tejidoconectivo. Se handescritoterminaciones nerviosas eferentes en relación con los pinealocitos, incluso con las células de neuroglia, y se han observado sinapsis entre fibras adrenérgicas y pinealocitos en el gato y la rata. Sin embargo, algunas de las fibras simpáticas adrenérgicas terminan en relación con capilares en los espacios pericapilares.
Funciones de la glándula pineal Antes de explicar el posible papel de la glándula pineal en el ser humano, es útil describir lo que se ha descubierto acerca de sus funciones en animales de laboratorio. Hay motivos para suponer que las células secretorias de la glándula pineal (pinealocitos) son equivalentes a las células secretorias fotorreceptoras, pues en la glándulapinealdealgunosvertebradosinferioreshay células fotorreceptorasquenodifieren mucho de las observadas en la retina (cap. 28). Sin embargo, en vertebrados superiores los pinealocitos no reaccionandirectamentecon los estímulosluminosos, sino indirectamente, como explicaremos. Desde el punto de vista metabólico, los pinealocitos son muy activos y secretan dos substancias humorales, melatonina y serotonina, haciala sangre. Sin embargo, no secretan las dos substancias simultáneamente. La melatonina es elaborada únicamente por la noche, en tanto que en las horas diurnas sólo seformaserotonina. El ritmodiurnoque rige la secreción parece ser generado dentro del hipotálamo en relación con los periodos cronológicos durante 10s cuales entra luz en los ojos. Se considera que las actividades secretorias de la glándula pineal son reguladas y coordinadas por los impulsos nerviosos que
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llegan a los pinealocitos por las fibrassimpáticas posganglionares adrenérgicas que nacen del ganglio cervical superior. Al parecer, la luz esel estímulo queinhibe la formación demelatonina, 10 cual explica porqué la liberación de esta hormona ocurre Gnicamente en las horas normales de obscuridad. Así pues, los animales mantenidos en la obscuridad tienen glándula pineal voluminosa Y activa queproduceconcentraciónrelativamentealtade melatonina,y los que se sometena luz constante tienen glándula pineal pequeña y bastante inactiva. La luz disminuye la concentracióndeenzimasque forman melatonina en la glándula. Papel de la melatonina. Se haobservadoque la extirpación de la glándula pineal en la rata origina desarrollo sexual precoz; este efecto es anulado por los extractospineales.Muchos datos apoyan la hipótesis de que un papel importante de la melatonina es impedir el desarrollodelaparatoreproductor hasta que se ha llegado a una edad adecuada, y ello probablemente se logre porque la hormona inhibe la secreción (o la liberación) de hormonas gonadotróficas o los factores liberadores. Así pues, parece ser que el papelde la melatoninamodificaráalgunas funcionesneuroendocrinas, en particularlasrelacionadas con la secreción de gonadotrofinas. Secreción pinealen el ser humano. No es fácil precisar el papel y la importancia de la secreción pineal en el ser humano, y gran parte de los conocimientos se fundan obligadamente en 10 descubierto en animales de experimentación. La glándulapinealhumana suele considerarse glándula neuroendocrina que regula la función gonadal. En realidad, hay algunas pruebas directas al respecto. Por ejemplo: algunos varones que presentandeterminadostumorespinealesnosecretorios, en los cuales hay suficientes células tumorales para comprimir los pinealocitos funcionales (secretorios) muestran pubertad precoz. Sin embargo, la relación entre la secreciónpinealy la regulación del desarrollo gonadal en el ser humano no se ha dilucidadoa ciencia cierta. La melatoninaprobablemente actúe como factor intermedio, y la iluminación ambiental(desde luego un factorcomplejoyvariable en la sociedad actual) interviene de alguna manera por la vía de los ojos y el hipotálamo para influir en la actividad secretoria de la pineal al actuar sobre el sistemanerviososimpático. Los seres humanos no difieren de los animales de laboratorio pues elaboran melatonina por la noche y sertonina en el día. El efectoprincipal de la hormona nocturna parece ser regular el desarrollo sexual normal. Enel ser humano, la melatonina no tiene su otro efect-, comprobado, sobre la pigmentación dérmica; en re-
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERfO
nacuajos,produceconglomeraci6nde la melanina en algunascélulasepidérmicas(melanóforos), lo cual torna a la piel más pálida, efecto opuesto al de MSH, que causa dispersión de la melanina y obscurece la piel. Una hipótesiscomún es que la glándula pineal probablemente tenga menorimportancia en el ser humano que en otros vertebrados. Sin embargo, ha renacido el interésenesteórganoendocrinopoco conocido por la posibilidad de que la melatonina no sea la única hormona que elabora. Se están investigando en cuanto a posibles efectos hormonales algunos de los péptidos y proteínas que también elabora la glándula.
LOBULO ANTERIOR DE LA HIPOFISIS Y RELACIONQUEGUARDA CON EL HIPOTALAMO
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26 Aparato reproductor femenino
INTRODUCCION SOBRE LAS PARTESDEL APARATOREPRODUCTOR FEMENINO Y SUS FUNCIONES
El aparato reproductor de la mujer consiste en dos ovarios, dos ouiductos (tambiénllamadas trompas de Falopio), un útero, una vagina,genitalesexternos y dos glhndulas mamarias (mamas). Con excepción de estas últimas, todos los órganos se ilustran en las figuras 26-1 y 26-2. Ovarios. En la mujersexualmentemadura los ovarios son cuerpos ovoides algo aplanados, de 2.5 a 5 cm de largo, 1.5 cm a 3 cm de ancho y 0.6 cm a 1.5 cm degrueso (fig.26-1). La paredanteriorde cada ovario está unida al ligamento ancho (fig. 26-l), cerca de la pared lateral de la pelvis verdadera, por medio de un pliegue corto de peritoneo llamado mesovario (fig. 26-91, que lleva vasosynerviosque entran y salen del ovario. Un ligamento redondeado,llamado ligamentoouúrico, une el extremo interno de cada ovario con el útero (fig. 26-1). El ovariomismo es peculiarporquenoestácubiertopor peritoneo característico sino por epitelio (fig. 26-9), quevadesdecilíndricohastacúbitoaplanado. La superficie de corte del ovario muestra una corteza y una médula; estaúltimaposeeabundantesvasos sanguíneos. Ovulación y cómo causa cicatrices en la superficie ovárica. La superficie de un ovario maduro presenta cicatrices y hundimientos, lo cual depende de que ha expulsadomuchas células germinativas.Como veremos, estas células estáncontenidas enlacorteza en vesículasepitelialesllamadas folículos. En la mujer sexualmente madura y no embarazada un folículo, en alguno de los ovarios, madura y se rompe atravesando la superficie (y al hacerlo libera un ovocito secundario) aproximadamente cada 28 días, lo cual se llama
orlflclo externo
Fig. 26-1. Esquema de útero, oviductos y ovariosvistospor detrás.
ovulación. Cada vez que ocurre ovulación debe atravesar por Ia superficie del ovario un ovocito rodeado por las mismas células epiteliales (y algo de líquido), de modo que cada ovulación produce una solución de continuidad quedebe cicatrizar. Las células restantes del folículo que liberó el ovocito se transforman en un cuerpo llamado cuerpo amarillo o hiteo, cuya función endocrina describiremos. Si noocurregestación, el cuerpo amarillo es funcional sólo diez a doce días, aproximadamente, despuésde lo cual degenera y es substituidopor una cicatriz que se contraegradualmente. Las cicatrices producidas por ovulacih repetida hacen que la superficie del ovario se torne cada vez más arrugada y con hoyuelos. Como veremos, es importante que el epitelio que reviste a l ovario se introduzca en las hendiduras que se forman de esta manera, pues el epitelio en el fondo deuna hendidura puede separarse de la superficie y formar un pequeño quiste de inclusión. Si después de la ovulación hay embarazo, el cuerpo amarilloque se forma enel sitiode ovulaci6n sigue
940
SISTFhIAS Y APARATOS
DEL CUERI'O
Fig. 26-2. Esquema del aparatoreproductorfemenino
en corte
sagital.
desarrollándose y funcionando varios meses, y para cuando degenera en definitiva se ha tornado lo bastante voluminoso para dejar una cicatriz comparativamente extensa en el ovario. Caminoque sigue el ovocito.Cuando un folículo se rompe a través de la superficie del ovario, el ovocito,rodeadoporalgunade las células del folículo, adheridas, se expulsa directamente hacia la cavidad peritoneal. Como se ilustra en la figura 26-1, el extremo abierto de cada oviducto es infundibuliforme, con el extremo ensanchado del embudoadaptado más o menos sobre la superficie del ovario en la cual se libera el óvulo. Enla figura 26-1 se muestra que el extremo expandido de la trompa de Falopio presenta franjas o fimbria (lat. fimbriae, fleco); esta disposición permite rodear gran parte de la superficie ovárica de modo que el óvulo liberado llega a lo que se llama infundibulo del oviducto(marcadotrompa de Falopio)en la figura 26-1, derecha, y deestamanera entra en él. Los oviductos (señalados en la fig. 26-1) conectan los ovarios con el útero. Están revestidos de peritoneo (el ligamentoancho es el meso del oviducto). Cada oviducto posee pared muscular y está revestido por mucosa que posee epitelio ciliado que describiremosmásadelante. A diferencia delas células germinativasdelvarón(espermatozoides), el óvulo
no puededesplazarsepor sí mismo; en consecuencia, el óvuloexpulsado(comoovocitosecundario) hacia el extremoabierto del oviductodebedesplazarse a la cavidad del útero por acción de la pared del oviducto. Es'probable que el paso del óvulo al útero dependa principalmentedecontracciones peristálticas que van desde el extremo proximal de la trompa hacia el útero, aunque algunos autores consideran que puede ayudar de alguna manera la acción de los cilios del epitelio. Sitio habitualde la fecundación. La mucosa del oviducto se dispone en pliegues longitudinalesnotables (fig. 26-15A). Cada pliegue posee un centro de lámina propia. Estos pliegues probablemente asegurenque el óvulo que entra por el extremo abierto del oviducto se mantenga en intimo contacto en casi todos los lados con células vivientes y líquidos adecuados al pasar por el oviducto. Es probable que estos pliegues tambiénbrindenprotecciónsemejante para las células germinativas masculinas que han sido depositadas en la vagina (fig. 26-2), pues los espermatozoides se desplazanascendiendo en el conducto cervical, llegan a la cavidad del cuerpo del útero (fig. 26-2) y entran en los oviductos. La fecundación ocurre en el laberinto que forman los pliegues de mucosa de los oviductos (fig. 26-12). En consecuencia, es comprensible que pueda ocurrir fecundación en lo que los legos suelen describir como tubo de ensayo, porque in vivo ocurre en un líquido que está fuera de la substancia corporal, en la trompa de Falopio. Utero. Es un órganomuscularhueco de pared gruesa. Ocupa un sitio central en la pelvis (fig. 26-2). Guarda semejanzaconunapera invertida, algo aplanada. La porción más angosta es el cuerpo. La parte superior del cuerpo, la situada por arriba de la desembocadura de los oviductos, es el fondo. Como el cuerpo del útero es algo aplanado, la cavidad central se disponeamanera de hendidura, conlas paredes anterior y posterior yuxtapuestas. En la porciónsuperior, esta cavidadsemejanteahendidura se continúaenambosladoscon el interiorde los oviductos. La cavidad del cuerposeangostahacia abajo y se continúa con el conducto del cuello, que es la porción más inferior de la matriz (fig. 26-2). El conducto cervical, a su vez, desemboca en la vagina (fig.26-2). Endometrio y menstruación. El cuerpodelútero está revestido con una clase especial de mucosa Ilamada endometrio (gr. metra, matriz) lleno de glándulastubulares simples. En la mujersexualmente madura, pero no anciana, y no embarazada, la porción más intensa (gruesa) de esta capa se desprende y es expulsada hacia la cavidad del útero aproxima-
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APARATO XEPRODUCTOR FEMENlNO
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&nitalesexternos. Los genitalesexternosincludamente cada 28 días. Este fenómeno suele requerir unos cuatro días, tiempo durante el cual sangra la yen varias estructuras (fig. 26-2). Una acumulación de superficiecruentacreadapor el desprendimiento grasa subyacente a la piel que cubre la sínfisis púbica hace que la piel se eleve en forma de una eminencia continuado. La mezcla de sangre, secreción glandular y endometrio disgregado que llega a la cavidad redondeada, llamado monte de Venus. En la pubertad, el monte de Venus se cubre de pelo. Inmediatadel útero y es expulsado por el conducto cervical y la vagina es flujo menstrual (lat. mensis, mensual), mentedebajo del monte de Venus se originan dos y el fenómeno se llama menstruación. Después de la pliegues de piel, labios mayores (fig. 26-21; se sepamenstruación el endometrio regenera. La ovulación ran uno de otro al dirigirse hacia atrás y vuelven a acercarse (sin encontrarse)un pocopor detrás del tambiénocurrecada 28 días. Aunque hay muchas la vagina; en consecuencia, la variaciones, la ovulación no coincide con la mens- orificioexternode vagina se abre en la hendiduraquecircunscriben. truaciónsinoaconteceaproximadamenteamitad del periodo intermenstrual. La ovulación y la mens- Cada pliegue posee dos superficies cubiertas de piel. truaciónsonresultadosde la secreción cíclica de La epidermis que reviste la superficie externa de cada labiotiendea ser pigmentadayestáprovistade hormonas como explicaremos en párrafos más adeabundantes folículos pilosos grandes y glándulas selante. Embarazo. La liberación de un óvulo (como ovo- báceas. La piel de la superficie interna también tiene el pelo citosecundario)delovario, la fecundaciónen el folículos pilosos y glándulas sebáceas, pero sudoríparas. oviducto, los cambios que ocurren al pasar por éste es delicado.Asimismo,hayglándulas hasta el útero y la anidación en endometrio, lo cual El centrode los pliegues contienegrasayalgode señala el comienzo de la gestación, se ilustran en es- músculo liso. Cerca del extremo anterior de la hendidura entre quema en la figura 26-12. Más adelante daremos delos labios mayores hay un pequeño cuerpo de tejido talles. eréctil llamado clitoris (fig.26-2). Es homólogo del El desarrolloulterior del óvulofecundadoenterrado en el endometrioparaconvertirse en em- pene del varón. Inmediatamente por delante del clidos pliegues delicados de brión es tema de la embriología. La formación de la toris se advierten piel, los labios menores; después decubrirparte placenta, el órgano del cual depende el intercambio de substancias en disolución entre la corriente circu- del clitoris entre ellos se dirigen hacia atrás siguiendo latoria de la madre y del embrión, se explica más el mismo trayecto que los labios mayores, por denadelante en este capítulo. tro de los cuales se encuentran. Los labios menores La menstruación se interrumpe cuando se implan- consisten en pliegues delicados de piel, pero no POta un óvulo fecundado en el endometrio, en conseseen pelos (fig.26-3). En lasdossuperficies hay cuencia, la “falta” de un periodo menstrual es signo glándulas sebáceas y sudoríparas (fig. 26-3). Aunque consagrado por el tiempo aunque no concluyente de la superficieinterna decada pliegue estáformada embarazo. Durante la gestación no hay mens- por piel, es característico que muestre el color rosatruación. do de una mucosa. Parto. Cuando el feto ha llegado a término, ocurre Himen. Los labiosmenoresrodean el vestíbulo el parto y nace el niño. La pared muscular del útero, de la vagina. En la virgen, un pliegue membranoso que se ha tomado muy gruesa, durante el embarazo, incompleto, himen (fig. 26-4), sobresale centralmense contraey el cuellouterino(fig.26-2), la salida te desde los bordes del vestíbulo y ocluye parcialdel útero, se dilata, de modo que el feto,generalmente la entrada de la vagina. A cada lado del vesmente con la cabeza por delante, se desplaza por el tíbulo hay dos glándulas pequeñas, las gldndulas de cuello dilatadoy la vaginahastallegar al mundo Bartholin, detipotubuloalveolaryquesecretan exterior. Entonces se desprende la placenta y el niño moco. Cada una drena en un conducto que desemcomienza su vida independiente. boca en el surco entre el himen y el labio menor del Vagina. La vagina(enlatín,vaina) es untubo ladocorrespondiente.Debajode la superficieya aplanado; sirve como vaina para el pene en el coito. cadalado del vestíbulohay dos masasalargadas SUS paredes consisten principalmente en músculo Ii- de tejido eréctil que forman el bulbo del vestíbulo; SO y tejidoconectivofibroelástico,revestidas de hacia adelante, las dos masas se acercan una a otra. mucosasquesedisponenen pliegues transversales Debajo de la superficie alrededor del vestíbulo hay llamadas arrugas (fig. 26-2). El epitelio es detipo abundantesglándulasmucosas. El meatourinario planoestratificado,noqueratinizado. Este tipode externo está en la línea media entre los labios menoepiteliotambiéncubre la región del cuellouterino res yentre el clitorisy el orificio de la vagina que sobresale en la vagina. (fig. 26-2).
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO giere su nombre depende del mayorcontenidode substancia intercelular y de la falta de vasos. La médula es pequeña en comparación con la corteza ysutejidoconectivo es laxo. Difiere además porque posee másfibraselásticas,algunascélulasmusculares lisas, arteriasespiralesyvenastortuosas extensas; las venas pueden tener muy grueso calibre y poseertan abundanteseritrocitos que en un corte el estudiante puede confundir una vena con una zona de hemorragia o un hemangioma (tumor de vasos sanguíneos). Desde la médula se extienden hasta la cortezavasossanguíneos de pequeñocalibre. Formación de los ovarios y origen de los folículos. Los ovarios se desarrollanapartirde pliegues llamados gonadales (genitales), que sobresalen en la superficiede la cavidadcelómica. Están situadosa cada lado de la línea media entre el mesenterio dorsal y el mesonefros. Por- Gltimo, el tejidodeestos
Fig. 26-3. Microfotografía con poco aumento del labio menor. S610 hay folículos pilosos rudimentarios; no originan pelos sino se observan como guardan relación con glándulas sebáceas, que islotes de células voluminosas pálidamente tenidas en los ángulos inferior izquierdo e inferior d e r e c h
Los genitales extenos poseen abundantes terminaciones nerviosas sensitivas.
OVARIOS Característicasmicroscópicasbásicas. Cadaovarioconstaen corteza y médula. La superficie del ovarioestácubierta de unasolacapa deepitelio, que en mujeres jóvenes es cúbico (fig. 26-9), y que luego se torna aplanado en distintas partes del ovario, aunque sigue siendo cúbico en las oquedades y en hendiduras de la superficie ovárica. La substancia de tejido conectivo de la corteza se llama estroma, está formada principalmente por células fusiformes que guardan semejanza en todo con fibroblastos,yporsubstanciaintercelular. La mayorparte de la cortezacontiene más células que substanciaintercelular,porlocual en los cortes tiene abundantes núcleos(fig. 26-5). Además, los fascículos de células y fibras se disponen en varias direcciones; por ello, en los cortes el eStroma de la corteza tiene un aspecto arremolinado característico (fig. 26-5). Sin embargo, la capadecortezainmediatamente subyacente al epitelio difiere por poseer mayor proporción de substancia intercelular, y los fascículos de fibras Y las se disponen o menosparalelamentea la superficie;estacapa se llama túnica albuginea, y el aspecto blanco que SU-
Fig. 26-4. Microfotografia con poco aumento del himen. Las dos superficies están cubiertas por epitelio plano estratificado no queratinizado y tienen papilas altas.
APARATO REPRODUCTOR FEMENINO
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mente que lascélulasgerminativasprimordialesse desarrollaban a partir de estas células de los cordonesepiteliales. Sin embargo, se comprobóque las Estrorna células germinativasprimordiales se originanen el endoderm0 del saco vitelino, desde el cual emigran hacia el ovario en desarrollo y se desplazan hasta la substancia del mismo aproximadamente en la fecha en que están formando los cordones en la corteza. En consecuencia, el epitelio del ovario,queaún suele llamarse germinativo, no es germinativo en el sentido de que origine las células germinativas primordiales. Por otra parte, es discutible si el epitelio de revesOvocito: timiento es germinativo en lo que se refiere a originar Núcleo los cordones y las células, que rodean a las células germinativas primordiales. Si el epitelio de revestiCitoplasma miento del ovario es germinativo en este sentido, ulEpitelio teriormente pierde la potencialidad, pues los quistes folicular o tumores que se desarrollan a partir de céiulas epiteliales de revestimiento (separadas en hundimientos consecutivosa la reparacióndelarotura del folículo) tienen características diferentes que los quistes o tumores que se desarrollan de las células granulosas (epiteliales) que rodean a las células germinativas para formar los folículos. Una fuente alternativa de los cordones y lascélulas querodeanalascélulas germinativas pudiera ser las células de estroma que, Fig. 26-5. Microfotografia congranaumento de un ovario de en esta etapa, cabe esperar posean gran potencialidad. una mujer sexualmente madura, que muestra el estroma arremoAdemás, en el estudio de la patología, imaginar el linado característico y dos folículos primarios. Adviértase que el del ovariocomo epitelio epitelio folicular tiene grosor de una célula que consiste en células epitelioderevestimiento cúbicas bajas. Estos foliculos no han reaccionadoaún a la FSH. germinativodificultacomprenderalgunaslesiones que pueden aparecer en el ovario. Sin embargo, el nombre epiteliogerminativo estátan arraigadoen dos pliegues forma ambos ovarios, semejantes a al- la literatura que lamentablemente sigue usándose. mendra. Las células germinativas femeninas que emigran a En primerlugar,lascélulasmesodérmicas dela los ovarios y llegan al estroma se llaman oogonios superficie del ovario en desarrollo se diferencian en (gr. 0017 huevo, gone, generación). En etapatemuna capa de células epiteliales que cubren al órgano. prana del desarrollo de los ovarios proliferan En otros sitios de la cavidad celómica las células de por mitosis y aumenta mucho su número. Sin emla superficie se convierten por diferenciación en las bargo, al continuar el desarrollo prenatal, la mayor células mesoteliales más delgadas que revisten la ca- partedeestas células germinativasmueren.Hay peritoneal. vidad \ aproximadamente dos millones en los dos ovarios al En segundolugar,debajio del epitelio de revesti- nacer, pero para la pubertad gran número ha degemiento, aparecen entre las células del estroma cornerado de modo que quedan aproximadamente dones de células semejantes a las de revestimiento; 40 000. A partir de la pubertad, una célula germinaellorecuerda la formaciónde lasglándulasepitetiva se libera de uno u otro de los ovarios cada 28 hales, y una noción aceptada es que los cordones de días,aproximadamente,por un fenómenollamado células que aparecen en la corteza representan invaouulaci6n. En estadonormal,laovulaciónseinginaciones del epitelio superficial. terrumpe Gnicamentesi ocurre embarazo y cesa en En tercer lugar, aproximadamente en el momento la menopausia. enqueseabsorbencordonesde células en deEl desarrollo continuado de una célula germinatisarrollo, aparecen en la corteza células germinativas vaysusrevestimientos(vermásadelante)guarda primordiales (originales) junto con las células de los relación con la secreción de dos hormonas estrógecordones. En untiemposeconsideróequivocadanas y progesteronas. El comienzo de la pubertad en
mujeres dependeprincipalmentede los estrógenos secretados por la sucesión de folículos que comienzan a desarrollarse en los ovarios en esta etapa. Los estrógenosproducenlascaracterísticasfemeninas secundarias de la pubertad. Explicaremos cómo los folículos se desarrollan y liberan las células germinativas. Folículos primarios(primordiales). Cuando en el ovario en desarrollo una célula germinativa primordial es rodeada por una capa única de células epitehales, el cuerpo pequeño formado de esta manera se llama folículo primordial o primario (fig.26-5). Aproximadamente hacia el final del tercer mes de vidaintrauterina lasavogoniascubiertashancomenzadoadesarrollarseen células másvoluminosas, cada una de las cuales se llama ozmrito primario. Las células de la capa única que rodean a cada ovocito se llaman células epiteliules foliculaves o, más a menudo, células granulosas (no es claro por quédebanllamarsede esta manera, pero es un nombre de uso corriente en círculospatológicos y clínicos. Comodescribimos en el capítulo 3 (pág. 84) al hablar de la meiosis y las anomalías cromosómicas, una célula germinativa posee únicamente el número haploide de cromosomas y para que ello ocurra los ovocitosprimariosdebenexperimentar meiosis. La primeradivisiónmeiótica (dereducción) comienza en la vida prenatal. POCOdespués deformarseovocitosprimariosa partir de las ovogonias, entran en la profase de l a primera división meiótica pero no la completan en estaetapa.Para la épocadelnacimiento aún están en reposo en la profase de la primera división meiótica.Completan la primeradivisiónmeiótica sólo después de la pubertad, en los folículos a punto de romperse en la superficie del ovario (fig. 26-9). Ovario prepuberal y sus funciones endocrinas. Desde el nacimiento hasta la pubertad los ovariosaumentan dedimensiones, peropocas veces los folículos individuales comienzan a crecer y a desarrollarse como lo hacen después de la pubertad. Se encontrará que se desarrollansuficientes folículos paraoriginarformación decélulasque secretanunpoco deestrógenos (nombre genérico para lo hormona sexual femenina). También se supone que casi hasta la fecha de la pubertad, las célulashipotalámicasneurosecretorasque tienen la función de secretar factor liberador de FSH son muy sensibles a los estrógenos y, en consecuencia, la pequeña cantidad elaborada por los ovarios de la niña hasta la fecha de la pubertad basta para impedir que secreten el factor. Sin embargo, al acercarse la pubertad, estas células se tornan menos sensibles a los
estrbgenos,demodoque la pequeñacantidadelaborada ya no las mantiene inhibidas. En consecuencia, secretanfactorliberadorde FSH, lo cual estimula la producción.de FSH por las células gonadotróficas de la adenohipófisis. La FSH a su vez, estimula el desarrollo de los folículos y la secreción de estrógenos suficientes para comenzar la pubertad. El ovario en la pubertad:comienzo de los cambios cíclicos. Los cambios que ocurren en la mujer en la pubertad dependen de que los ovarios comienzan a funcionar de manera completa. Ello se debe a que son estimulados por las células gonadotróficas de la adenohipófisisquecomienzan asecretarlas doshormonasgonadotróficas: la hormonaestimulante de los folículos (FSH) y la hormona luteinizante (LH), tambiénllamada hormonaestimulante de las células intersticiales (ICSH). Para describir cómo actúan estas hormonas en los folículos y el estroma es necesariodescribir es primerlugarminuciosamente los folículos primarios. Folículosprimariosen el ovario pospuberal. Cada uno de los varios millares de folículos primarios que se presentan en el estroma cortical de los ovarios en la pubertad consisten en un ovocito primario de aproximadamente 25 a 30 @m de diámetro (fig. 26-5). Rodeado de una capa de células epiteliales foliculares aplanadas (fig. 26-5), de modoque el folículo tiene 40 wm de diámetro. El núcleo del ovocito primario es voluminoso y pálido, y la cromatina es fina y dispersa, aparte de la relacionada con el nucléoloprominente.Como el núcleo se hallaen reposo en la profase de la primera división meiótica,pudieraconsiderarsequetendría el aspectode una imagen mitótica y no el de una célula en interfase en la cual la cromatina está extendida y dispersa. Sin embargo, después de comenzar la profase y antes que se reanude mucho más adelante en la vida, los cromosomas en profase se extienden lo suficiente paraperder el aspectodecromosomasde profase;permanecendeestamanerahastaque se reanuda la meiosis años después. A nivel del microscopiofotónico, el citoplasma del ovocito es pálido (fig. 26-5) y puede demostrarse que posee gránulos vitelinos. El microscopio electrónico muestra que el citoplasma contiene el conjunto de organitos habituales. DESARROLLO DE LOS FOLICULOS OVARICOS POR ESTIMULACION HORMONAL Efectos de lasgonadotrofinas sobre el ovario Cada 28 días, aproximadamente, en la mujer sexualmente madura y no embarazada, las gonadotro-
APARATO 1IEl’lZODUCTOR FEMENINO
finas hacen que varios folículos se desarrollen, aumenten de dimensiones y se acerquen a la superficie. Por lo regular sólo uno se desarrolla de manera completa (madura) y se rompe a través de la superficie para liberar el ovocitosecundariohacia el extremo abierto de la trompa de Falopio. El signomástemprano del desarrollode un folículosemanifiestaen las célulasfolicularesepiteliales. Inicialmente, se tornan cúbicas, después cilíndricas y más tarde, como resultado de la proliferación,estratificadas(figs. 26-6 y 26-9); cuando el folículo posee más de una capa de células en la pared se llama foliculo secundario. Mientras tanto, el ovocito primario que contiene, aumenta de dimensiones, pero el crecimiento no es proporcional al del epiteliofolicular,por lo cuallascélulasfoliculares pronto forman la mayor parte del folículo. Cuando el ovocito primario ha duplicado aproximadamente su tamaño, se rodea de una membrana gruesa que se tiñe deobscuro,llamada zona pelticida (fig. 26-8). Probablementecontribuyan formarla a el ovocito y las células foliculares epiteliales más internas. Durante este periodo, en que el ovocito aumenta dedimensionesdeberecibirnutrimentos del exteEstroma
Epitelio folicular
Ovocito
Teca
Fig. 26-6. Microfotografía con poco aumento de un folículo secundario enel ovario deunamujersexualmente madura. El epitelio folicular ha Eomenzado a reaccionar ala FSH altornarse estratificado, pero no ha comenzado a secretar líquido. El plano de corte es tal que no incluye el núcleo del ovocito primario en el folículo. En esta etapa puede diferenciarse la teca, separada vagamente del estroma ovárico.
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rior. El ME demuestra que la membrana se extiende hacia la zona pelúcida enformade microvellosidades,además,que lascélulasfolicularesemiten prolongaciones citoplásmicas al interior de la zona pelúcida yatravésde la misma paraponerseen contactocon la membranacelular del ovocito. De estamanera el ovocito recibe nutrimentospor las célulasfoliculares.Además,contienemuchasvesículascubiertas, lo cualindicaque absorbeproteínas en la superficie. Después que las células foliculares han experimentado división continuadayalcanzado el grosorde muchascélulas,comienza aacumularselíquidoen pequeñaslagunas,entreellas(fig. 26-9); sedesconoce el origen de este líquido, que se llama liquido folicular, su composición sugiere que es algo más que el líquidotisular y, en consecuencia, que debe ser por lo menos modificado por las células foliculares entrelascuales se acumula. El folículocrece porque las células foliculares epiteliales siguen proliferandoy se acumulalíquidoentreellas. Los pequeños acúmulos sefusionany ello originaque la mayor parte del folículo quede formada por un depósito del líquido con el ovocito primario junto con las célulasfoliculares que lo cubren,sobresaliendo de un lado (fig. 26-7). El pequeño montículo de célulasfolicularesquecontiene elóvu10 se llama cumulus oopkorus (lat. cumulus, montón; o o huevo; ~ phorus, portador). Cuando el folículo se desarrollacomo se describió, el estroma ovárico que lo rodea inmediatamente se organiza en una pared celular llamada teca (gr. theke, caja). Las célulasde la teca rodean.íntimamente al folículo epitelial y pronto se diferencian en dos capas; la interna, llamada teca interna, es relativamente celular y posee muchos capilares (fig. 26-8); la externa, denominada teca externa, es másfibrosaymenos vascularizada(fig. 26-8). Sin embargo, la línea de separación entre las dos capas no es muy Reta. El folículo completamente desarrollado es tan voluminoso en relación con el grosor de la corteza que causa abultamiento en la superficie del ovario (fig. 26-9). Además, al crecer el folículodisminuye el grosor de la corteza entre él y la superficie ovárica. Para los cambios hasta aquí descritos, que significan maduración de un folículo, se necesitan FSH y LH; sin embargo, se considera que el estímulo primario para el crecimiento y el desarrollo del folículo es la FSH. En la extrema derecha de la figura 26-9 se muestra un folículo completamente maduro. En esta etapa el aumento de la secreciónde LH tiene dos efectos. En primerlugar,haceque el folículo en maduración crezca más y se rompa; esta
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SISTEMAS Y APARATOS VEL CUERPO Liquldo follcular
sión meiótica también es peculiar en dos aspectos importantes. En primer lugar, el ovocito secundario entra en división sin que haya fase S alguna (duplicacicin d e DNA) cr1 la interfase (que se explica más ampliamente en la pág. 86). En segundo lugar, la división no llega a s u fin a menos que ocurra fecundacicin, y ello en estado normal sólo acontece cuando el ovocitosecundario está desplazándosepor el oviducto (fig. 26-12). Como el n6mero de cromosomas disminuye a la mitad por l a primera división meiótica, el ovocito secundario y por ello el 6vulo recibe únicamente el número haploide de cromosomas (fig. 3-15). Además de causar que el folículo maduro estalle y libere el ovocito secundario, la secreción constante de LH por las células gonadotróficas de la adenohipófisishace que seforme el llamado cuerpo amarillo o lúteo (lat. l u t ~ u s amarillo) , en los restos del folículo, como explicaremos.
Desarrollo del cuerpo amarillo Cumulus oophorus
Fig. 26-7. Microfotografíaconmuy poco aumentodeun folículo en desarrollodistendidoconlíquidofolicular, con el ovocitocontenidoen el cumulusoophorusen el ovario de una mujer.
acción no se ha dilucidado cabalmente pero parece entrañar aumento de la vascularidad de la teca internaqueoriginaaumento de la producción de Iíquidotisular.Cuando el folículo(en los animales multíparos,variosfolículos) se rompe, el ovocito secundario que contiene, aun rodeado por lascélulas foliculares adyacentes que forman la llamada coron a radiata queda en libertad cerca del extremo proximal de la trompa de FaIopio (figs. 26-9 y 26-12). Antes de explicar el segundo efecto del aumento de la concentración de LH repasaremos brevemente algunos cambios que ocurren durante l a formación y liberación del ovocito secundario en la ovulación. El ovocitoprimario,que se hallaba en la profase avanzadade la primeradivisiónmeiótica, rápidamente uasa Dor l a s demás etaDas de la división. La separación del citoplasma en esta primera liberación meiótica es muydesigual, puesunacélula hija, el ovocito secundario, conserva casi todo el citoplasma y la segunda, el primer cuerpo polar, recibe casi nada(fig. 3-15A). La segundadivisiónmeiótica, que corresponde a una división mitósica, guarda relación con distribución más desigual del citoplasma, pues entraña la formación de el ciuulo y un pequeho segundo cuerpo polar (fig. 3-15B). La segunda divi-
Después que se han expulsado el ovocito secundario y algodelíquidofolicular, el folí~u10se colapsa y 10s bordes forman Un cierre hermético en ]a superficie de] ovario (brrglt/oirrfcr-ior~ e r c c / l en o la fi g, 26-9). Las disminuciónde las dimensiones del folículo hace que las células foliculares y la teca inter-
Teca
externa
Teca Interna
Epltello folicular
Fig. 26-8. Microfotografía con poco aumento de un folículo en desarrollo en el ovario de una mujer. El ovocito, rodeado de algunas células foliculares epiteliales, está en libertad en el folículo, aspecto que depende del plano de corte. El ovocito muestra zana pelhcida patente y 5e advrerten las dos capas de la teca.
APARATO REPRODUCTOR FEMENINO Folículo Folículo Comierlzo Folículo Foliculo que con capa de
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se acerca la formactón atréslco
la a
madurez
Me:
Fig. 26-9. Esquema de un ovario que muestra la secuencia de acontecimientos en el desarrollo, crecimiento y la rotura de un folículo ovárico, y la formación e involución del cuerpo lúteo. (Siguiendo la dirección de las manecillas del relojalrededor del ovario,comenzando arriba a la izquierda.) (Patten, B. M.: HumanEmbriology, Nueva York, Blakiston Division, McGraw-Hill. 1946.)
na restantes se dispongan en repliegues (fig. 26-9); sólo la teca externa conserva su forma original. La rotura y el colapso del folículo suelen originar algo de hemorragia, de modo que en el folículo roto se forma un coágulo sanguíneo (cuerpo hemorrúgico). Una etapa incipiente en el desarrollo del cuerpo lúteo o amarillo es que las células foliculares epiteliales restantes crecen mucho (fig. 26-10) para convertirse en las llamadas células foliculares luteínicas (granulosns). Su citoplasma se torna abundante comoconsecuenciadela acumulacióndelípidos. El pigmento luteínico también se forma algo después, y cuando se acumula en cantidad suficiente da color amarillo a este cuerpo. Las células de la teca interna, que crecieron antes de la ovulación, se convierten asimismo en células luténicas,llamdascélulas teca luteinicas (fig. 26lo), y aunque se originan en el tejido conectivo ad-
quieren muchas de las características de las células granulosas luteínicas. Los capilaresde la teca interna crecen entre los cordones y los acúmulos de las células luteínicas al desarrollarse éstas. En consecuencia, el cuerpo amarillo adquiere el aspecto de una glándula endocrina característica (fig. 26-10) y comienza a secretar una hormona, la progesterona, que actúa sobre el endometrio (como explicaremos) para producir un sitio adecuado de nidación para el huevo en caso de que ocurrafecundación. Los fibroblastos de la teca interna crecen hacia la porción más central del cuerpo amarillo y forman un tipo indiferenciado de tejido conectivo con gran porcentaje de substancia intercelular amorfa. Este tejido conectivo rodea a los restos del tejido folicular y sangre coagulada que aún se presentan en la porción central del cuerpo lúteo (fig. 26-9).
Tablque Células congranulosa: sanguíneos vasos luteínlcas
Fig. 26-10. Micrototogratíacon gran aumento de parte tie un cuer-
po Iúteo gravídico. Adviértanse las células granulusas luteínicas voluminosas y pálldas con vacuolascitoplásmicas. Las células teca luteínicas en la izqlctuciu son nias pequeñas.
c’lulas
teca luteínicas
DespuGs de l a ovulaci6n, el cuerpo Iúteo alcanza diámetro de 1.5 cm a 2 cm (fig. 26-9). El crecimient o que manifiestaprobablementedepende dehipertrofia ( y no de hiperplasia) de sus células luteínicas. A menosque elóvu10 (liberadocomo ovocito secundario del folículo antes de convertirse en cuerpo lúteo) sea fecundado, el cuerpo amarillo creceysecretaprogesterona duranteaproximadamente 10 a 12 días después de los cuales comienza a presentar involucibn, la cual se acompaña de colaps o de los vasos.Además,comocomentaremos, el cuerpo amarillo ya no secreta suficiente progesterona para mantener el gran desarrollo del endometrio, demodoque éstecomienzaamostrarsignosde disgregaci6n y en breve se desprende casi en su totalidad (en la menstruacicin).
sexuales secundarias de la mujer. La segunda hormona ovárica es la progesterona; ambas son hormonas esteroides. Secreción de estrógeno en el ciclo ovárico
Lo más probable es que el estr6geno sea secretado por las células de la teca ir~tcrt~a del folículo en desarrollo; son células fusiformes bien provistas de capilares.Muestran los organitosacostumbrados,retículoendoplásmicorugoso, retículo endoplásmico liso bien desarrollado, aparato de Golgi, ribosomas libres y algunoslisosomas. El citoplasmatambién contienegotitasdelípidos. Las mitocondriasdifieren de las de l a mayor parte de las células por poseer crestas tubulares. Después de la ovulación, estas células seconvierten en células fera Izltci~~icas, HORMONASOVARICAS: ESTRUCTURA FINA que describiremos más adelante. En la mayor parte DE LAS CELULAS QUE LAS PRODUCEN Y de los mamíferos la secreci6n de estr6geno alcanza el máximo cuando el folículo llega a l a superficie del REGULACION DELA SECRECION ovario y está listo para romperse, y ésta suele ser la La hormona principal elaborada por el ovario es única fecha en que la hembra copula con el macho. un estrcigeklo (estradiol). En la explicación quesiEllo, claroestá, es l a etapa en que el coito tiene gue, daremos el nombre genérico de estrógeno a l a mayorprobabilidaddeoriginarpreñez. En la muhormona sexual femenina. AI ser producido en can> jer, la secreci6n de estrógenos persiste durante todo tidades eficaces enalpubertad, el estr6geno es l a el ciclo pero es algo mayor en la fecha de la ovulacausaprincipaldel desarrollode las características ción.Cuando l a secreción de estrógenoalcanza el
(revestimiento del útero) se torne grueso y suculento de modo que el huevo, al llegar desde el oviducto, puedapresentarnidación y ser nutridoadecuadamente. Sin embargo, a menos que ocurra nidación, el cuerpo lúteoexperimentaregresión,por lo cual cesa la produccióndeprogesterona. En consecuencia, el endometrio,quealcanzódesarrolloimportanteporaccibndeestahormona se desintegra, descama y sangra;constituyendo la menstruación. Entonces comienza un nuevo ciclo de 28 días y comienza a formarse un nuevo folículo. Por qué hay insuficiencia del cuerpo lúteo. Aunque la forn~ucicindel cuerpo amarillo es desencadenada por el aumento de la secreción de LH aproximadamentea la mitad del ciclo, sudesarrollodurante unos 12 días no depende de que continúe una concentración alta de LH en la sangre. Aunque puede haber algo de LH, al parecer a menos que haya gestación la vida del cuerpo amarillo está regida inherentemente.Sinembargo, si ocurrefecundación, el huevo seimplantaen el revestimiento del úteroy comienza el embarazo. Ello interrumpe el ciclo ovárico. En estascircunstancias,poralgúnmotivo el rom. cuerpo amarillo formado no experimenta regresión Secreción de progesterona y su regulación después del lapso de 12 días, sino sigue desarrollándoseysecretaprogesterona, que se necesita para Se considera que las células que secretan progesdar sostén al embarazo (enbrevedescribiremos el terona son las granulosas epiteliales una vez que se motivodequepersista).Hace lo anteriordurante hantrasnformado en rélzdas g r a ~ z ~ l o s aIzcteí~icas s unos meses, después de lo cual su función queda a con acciónde la LH.Antesde la ovulación,estas cargo de hormonas producidas por la placenta, que células suelen tener forma cúbica. El núcleo es volu- explicaremos en su debido momento. minoso y el citoplasma contiene los organitos acostumbradosdelas célulasepiteliales másalgunas Los cambtos hormonales y morfológlcos que se sugotitasdelípidos.Comoseñalamos, enla fase de ceden durante el clclo ovárico en la muler se comprenden más fácllrnente (esto es, tienen mas senttdo) SI se crecimiento del folículo probablemente brinden conocen los ciclossexualesenotrosmamíferos.Adenutrimentos para el ovocito a través dela zona pelo más,elestudlodeestosúltlmospermltióconocer lúcida por contactos celulares con el primero. Después de la ovulación, las células granulosas que ocurre en la especie humana restantesen el folículoexperimentangrandescamCiclos sexuales en animales bios; crecen y se convierten en células luteínicas; se caracterizan particularmente por poseer abundante Ciclo estrual. En los anlmales el instmto de aparearetículo endoplásmico liso; en este sentido, son se- miento en la hembra se despierta sólo en algunas estamejantes a otros tipos de células secretorias que sin- clones y se dlce que la hembra ha entrado en calor o tetizanysecretanhormonasestqoides.También estro (gr. oistros. deseo intenso); sólo entonces se apaposeen algo de retículo endoplásmico rugoso, pilas reará con el macho: en algunos anlmales que vtven en de Golgi prominentes y abundantes gotitas lipidas. regiones muy septentrionales,elestroaligualquela Navidad ocurre sólo una vez al año, en tanto que en raDestinodel cuerpo lúteo. A menosqueocurra embarazo, el cuerpo amarillo no persiste más de 10 tas y ratones sobreviene con Intervalos de pocos días. Pasó largo tiempo antes que se descubrlera la causa a 12 días; en consecuencia, a diferencia del estrógedel estro; en prlmer lugar, Stockard advtrtló que el eptno, la progesterona no se elabora de manera constell0 estratificado querevlstela vagtna de cobayos tante en a u s p c i a de embarazo. La función principal hembra se tornaba querattnizado en la fecha del estro; de la progesterona es preparar al útero para recibir después,descubrirqueratonasovariectomizadasno al huevo. Hace lo anterior cada mes, incluso en las presentaban estro y que el epltelto vaginal no se tornavírgenes. La preparación entraña que el endometrio ba queratinizando sugirió que el estro y la queratiniza-
máximo tiene efectoderetroalimeAtaciónnegativa sobre las células hipotalámicas neurosecretorias que producen factor liberador de FSH, de modo que se inhibelasecreciónulteriorde FSH y , en consecuencia, el crecimientofolicularadicional. Sin embargo, el máximo de estrógeno tiene efecto opuesto sobre las células hipotalámicas que elaboran factor liberador de LH, pues en esta etapa son estimuladas de modoqueaumenta la secreciónde LH, cuyos efectos explicaremos en el apartado anterior. Debemencionarseque la mujerdifiere de las hembras de la mayor parte de las especies de mamíferos porque la secreción de estrógeno no presenta grandes variaciones y, por eso en cualquier día del ciclo de 28 días la mujer acepta el coito. Además, tienen papel importante los factores psicológicos. El aumento de la secreción de LH por l a adenohipófisis aproximadamente a mitad del ciclo hace que se forme el cuerpo amarillo de lo que queda del folículo roto. El cuerpoamarillo,aunquelas células teca luteínicas (derivadas de la teca interna) siguen secretando estrógeno, comienza a secretar progeste-
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
ción del epitelio vaglnaldependían de una hormona producida porel ovario en la fecha del estro. En 1923, Allen y Dolsy lograron preparar un extracto de ovarios de cerdo que, al ser Inyectado en anlmales ovariectomizados, hacia que el epitelio vaginal se queratinlzara.Después,seaisló la hormonamlsma (estrógeno) y se precisó su carácter químlco. Enla mujer no ocurre estro propiamente dicho. Sin embargo, hay suequlvalenteaproximadamenteenla fecha de la ovulación, porque en estaetapa laFSH (concomitantementeconclfrasbajas deLH) ha actuado sobre el ovario para que secrete estrógenos y llegue un folículo maduro a la superficle. Pero, aunque la cantidad de estrógeno elaborado es algo mayor en esta etapa, el aumento proporcional no es tan grande como en los animales en estro.
alta de estrógeno. lo cual, a su vez, resulta de que en el ovarlo haya folículos en maduración. Además, se ha sugerido que el estrógeno facilita la ovulación no sólo al hacer que lascélulaspreparadasparasecretar LRF secreten este factor liberador en esta etapa, sino tambiénalaumentar la sensibilidad de las célulasgonadotróflcas adenohipofisarlas al factor liberador de hormonaluteinizante. Seodociesis en animales. Enla conelaapareada por un macho estéril no sólo ocurre ovulación múltlple slno se forman cuerpos amarillos. Crecen durante cierto tlempo, se desarrollan y secretan progesterona, y en consecuencia el animal cornlenza a mostrar todos los signos de gestación, excepto que no lleva embrlones en su Interlor. Este estado se llama seudoembarazo o seudociesis. Persistetiempo importante, aunque menos que la preñez verdadera. Su continuación depende de que Progesterona y seudociesis la adenohipófisis sigue secretando LH. Sin embargo, después de cierto tiempo los cuerpos amarillos de los La acclóndel estrógeno mlsmo nobastabapara ovarios presentan involución y la seudociesistermma. explicar todos los cambios observados durante el ciclo Antes de explicar por qué ocurre, así, debemos referlrmenstrual en la mujer. Por ejemplo, no explica los cam- nos a otros animales comunes. bios histológicos en el revestimiento del útero después El ciclo estrual de la rata dlflere del de la coneja, porde la ovulación (que descrlbiremos más adelante). Era que la ratahembraaisladapermanece en estro sólo lógico que se buscara otra hormona ovárica susceptible unas horas y después comienza un nuevo ciclo estrual, deproducirestoscambios,ypronto se descubrió la que se repite aproxlmadamente cada cuatro días La raprogesterona. Los estudios con animales de laboratorio ta ovula expontáneamente en la fecha del estro. Si no fueron muy útiles no sólo para dilucidar el papel de la copula,no se desarrollancuerpos Iúteos funclonales, progesterona sino para precisar los factores que parti- en consecuencla, no producen estrógeno y progesterona cipan en la producclón y conservaclón del cuerpo lúteo para inhiblr las secreciones de FSH por la adenohipófique las secreta, como explicaremos. sis, de modo que después del estro el lóbulo anterior de En el capítulo anterlor señalamos que la ovulación en la hipófisis comienzainmediatamenteasecretar otra laconejaaislada no ocurreautomáticamente cuando vez FSH. Ello orlgina que un nuevo grupo de folículos entra en estro;enrealidad,permanece en un estado se desplacen a la superficie de uno de los ovarios en duradero deestro hasta aparearse. En circunstancias cuatro días y estlmula la producción de suflciente estrócorrientes, sólo con et apareamiento ocurre ovulación. geno para que la rata entre en estro para la fecha en La explicación de lo anterlor, parece ser que los Impul- que los folículos maduran. En consecuencia, la rata es los las hormonaselaboradaspor sos aferentes resultantes del coito llegan al hlpotálamo. un ejemplodeque cuerpos amarillos son indispensables para que la secredondehacen que las célulasneurosecretoriasliberen ción de FSH sea inhibidainmediatamentedespuésdel hacia la circulaciónhipofisioportalelfactorliberador estro. Cuando una ratahembra se aparea conun que causa secreción de LH. Sin embargo, debe señamacho estéril en la fecha del estro, se forman cuerpos larse que este mecanismo actúa cuando la coneja está trempo Secretan en estro y, en consecuencia, posee concentración san- lúteos funclonalesycontinúancierto la sangre guinea relativamente alta de estrógeno. En consecuen- suficientesestrógenoyprogesteronahacia para causar seudociesls e Impedir que la adenohipófrsis cia, la concentración sanguínea alta de estrógeno puede ser requisito indispensable para la secreclón de secrete FSH, Io que haría que comenzara de nuevo un este factor liberador. Las hembras de anlmales se apa- cicloestrual. En consecuencla, el apareamientodela ciclo reanúnicamente cuandoestánenestroytienen alta ratahembra conelmachoestérilinterrumpeel estrual. Cuando la seudociesis ha duradovarios días, concentración de estrógeno en la sangre. Las mujeres pueden tener relaciones sexuales Cas1 termina. Cuando los cuerpos amarillos presentan inV0la adenohipófisis en cualquier etapa del ciclo, y ningún dato Indica que el luciónydejanelaborarhormonas, puede volver a secretar FSH y comienza un nuevo ciclo coito en etapatempranadel mismocauseovulaclón. Sin embargo, es verosímil que, aproximadamente en la estrual. El c ~ c l oestrual de la perra también es diferente. En fecha normal de la ovulación, el coito modlfica algo este fenómeno a causa de impulsos aferentes que modifi- estado normal una perra aislada presenta estro dos veces al año: en esta etapa ocurre ovulación espontáneacan la secreción de factor liberador de LH Estudios de ratas brindan datos de que la secreclón mente; es patente que la concentración alta deestrógenoen la sangre en la fecha del estro desencadena eficaz de factor liberador de LH en la fecha adecuada producclón de factor liberador de la célula luteinizante depende de que haya concentración comparativamente
AI’AI
por las célulasneurosecretorlas.adecuadamentepreparadas, del hlpotálamo y mottva el aumentode la LH que causaovulaclón.Ademas, la adenohlpóftsis, después de la ovulaclón, sigue secretando LH,prolacllna O ambas,durantetiempoImportante Y en COnseC”e”Cla en la perra aislada el estro va seguldomvariablemente deseudociests, que conttnúaaproximadamente la mitadde la preñez. Bajo elefecto de las hormonasdel cuerpo amarillo, el utero aumenta de volumen, el vientre se abulta )I las glándulasmamafias comienzan a erecer. AI advertlr estos cambios, los dueños que no conocen la seudoclests a menudo se preguntansi el aislamtento que tmpusieron a sus mascotas en la etapa del estro fue tan eficaz como suponían. Pero entonces terminalaseudociesis. El endometrlo,formado por acción de la progesterona, recupera su grosor normal; en esta etapa puede haber pequeñas hemorragias en el interior del endometrio.
Importancia para la mujer. De lo anterior debe ser patente que la menstruación en la mujer es equivalente de la terminación de la seudociesis en animales, y que es desencadenadapor insuficienciadel cuerpo lúteo para continuar la secreción de sus hormonas, particularmente progesterona. El motivo de que la terminación del seudoembarazo en la mujer se acompañe de un acontecimiento intenso y duradero como la menstruación, en tanto que la seudociesis termina en los animales, casi sin trastorno alguno, guarda relación con el tipo especial de vasos sanguíneosquerevisten el interior del útero enla mujer,quedescribiremos a su debidotiempo. Resumen de los factores hormonales en sexual de la mujer no embarazada
el ciclo
Después de la insuficiencia del cuerpolúteo no quedansuficientes hormonas ováricas en la sangre para inhibir la secreción hipotalámica del factor liberador de FSH. En consecuencia, se secretaeste factor y estimula la secreción de FSH por las células gonadotróficas de la adenohipófisis. Esta hormona, junto con una concentración baja de LH, hace que los folículos se desarrollen y se acerquen a la superficie del ovario al madurar. Generalmente sólo un folículo maduracompletamente.Porlotanto, las células de l a teca interna delfolículo (o los folículos) en desarrollo producen estrógeno, de modo que aumenta la concentración de esta hcrmonaen la sangre. El estrógeno fomenta l a producción de factorliberador de LH (LRF) cuando esteúltimo es secretado en la etapaadecuadapor las células neurosecretorias del hipotálamo; quizá también aumente la eficacia del factor liberador de la hormona luteinizante a l tornar a las células gonadotróficas más reactivas al mismo. El hipotálamo mismo parece
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regular la frecuencia de la liberación del factor liberador de hormona luteinizante, al actuar a manera de un reloj despertador. Y así el estrógeno participa netamente en la producción del aumento de LH que ocurre en esta etapa, Ha alcanzadoconcentración SUficientepara inhibir la secreción ulterior de factor liberador de FSH, de modo que la secreciónde FSH deja de ser eficaz. La LH secretada en esta fecha produce ovulación Y formacióndecuerpoamarillo en el folículo roto. El cuerpo Iúteo secreta estrhgeno y progesterona. En la vida del cuerpo lúteo, quizá las hormonas,peroparticularmente el estrógeno,siguen inhibiendo la secreción del factor liberador del FSH (esta inhibición comienza aproximadamente en l a fecha de la ovulacibn). La progesterona hace que el endometrio se torne capaz de recibir al huevo. Sin embargo, si ocurre embarazo, el cuerpo amarillo, tras unos 12 días comienza a presentar involución. Parece ser que la duración del cuerpo Iúteo estápredetermimda a menos que haya embarazo. Sin embargo, si haygestación,apareceotrahormona en la sangre para que continúe el cuerpo Iúteo: la golladotrofim coriónica, que tiene muchos efectos semejantes a la LH. Si no ocurre embarazo, el cuerpo Iúteo experimenta involución. Como el endometrio se desarrollóporacciónde la progesteronasecretada por el cuerpo lúteo, la supresión de la progesterona con la involucióndelcuerpoamarillocausamenstruación. Dado que el estrógeno(enciertamedida l a progesterona)producidopor el cuerpolúteo ha estadoinhibiendo la adenohipófisis (por l a via del hipotálamo y del factor liberador de hormona folicular) para secretar FSH, la insuficiencia del cuerpo lúteo (que originasuspensiónde la secreción de estrógeno y progesterona) libera la inhibición de la adenohipófisis que comienceinmediatamenteasecretar de nuevo FSH, y empieza un nuevo ciclo ovárico,
Ciclos anovulatorios De cuando en cuando, la mujerexperimentahemorragia endometrial en l a fecha de la menstruación sin que haya ocurrido ovulación ni se haya formadocuerpoamarillo en el ovario. Estos casos poco corrientes de hemorragia menstrual sin ovulaciónprevia(menstruaciónanovulatoria)probablementedependende la variaciónprecedentede la concentración de estrógeno en la sangre. Ampliaremos el tema. Si se suprimen los estrógenos (lo cual se logra por) ovariectomía en unamujersexualmentemadura) puede haber hemorragia endometrial. Además, si so administran estrógenos a una mujer en dosis están-
Fig. 26-11. Microfotografía con muy poco aumento de un corpus albicans que se ha formado como resultado de la involución de un cuerpo lúten de la menstruacibn en el ovarin de una mujer.
dar cierto tiempo y después se disminuye mucho la dosis, pero no se suprime por completo ocurrirá hemorragia endometrial, no inmediatamente, sino despuésdeunosdías. En consecuencia, seconsidera que la hemorragiaqueocurre en la menstruaci6n anovulatoriaesunareaccióntardíaa la disminución de la producci6n de estrógeno no por el ovario que ocurre después de la maduración de un folículo. Los ciclos anovulatorios en la mujerprobablemente no sean tan raros como se suponía, una mujer sana puede tener tres o cuatro ciclos anovulatorios al año, con mayor porcentaje cerca de la pubertad y en la menopausia. Cuerpo amarillo de la gestación
Si 110 ocurre embarazo, el cuerpo amarillo alcanza diámetro de 1.5 cm a 2 cm y comienza a experimentarinvoluci6n; los capilares se colapsany las célulasluteínicas se desintegran. Se contraey por último se convierte en una cicatriz pequeña y blanca llamada corpus albirans (figs. 26-9 y 26-11), Si ocurre embarazo, el cuerpo Iúteo sigue creciend o y funcionando y alcanza un diámetro de aproximadamente 5 cmen el tercermes de la gestación. En esta etapa, o algodespués,comienzaaexperimentarinvolución. Sin embargo, la involución del cuerpo lúteo gravídico en esta etapa tardía no producemenstruación,porentoncesla placenta está claboratldo progesterona, y por ello lainvolucicin del cuerpo Iúteo gravídico no causa deficiencia de
progesterona. En realidad, después de unos meses la placenta elabora suficiente progesterona para permitirquecontinúe el embarazo. La involucióndel cuerpo amarillo de la gestación deja una cicatriz importante en el ovario, porque es muy voluminoso. Causa de la persistencia y el desarrollo del cuerpo amarillo de la gestación:gonadotrofinacoriónica. ¿Cómo impide el embarazo que el cuerpo Iúteo presente involuci6n unos 12 días después de la ovulación? El cuerpo amarillo sigue desarrollándose porque las células trofoblásticas de lo que será la placenta, en cuanto el huevo se implanta en el endometrio, comienzan a producir una nueva hormona con acción sobre el cuerpo lúteo muy semejante a la LH (fig. 26-12); esta hormona se llama gonadotrofina coriónica (placer~tariai.Difiere de la LH principalmente porque no puede hacer todo lo que produce la LH en animalesen los cuales se haextirpadolaadenohipófisis. Sin embargo, si a este animal se administra algo de bormona gonadotrófica adenohipofisaria la gonadotrofina corihnica tiene efecto semejante al LH. Dicho de otra manera, si hay algo de colaboración por las hormonas adecuadas de la adenohipófisis, la acción de la gonadotrofina coriónica es semejante a la de l a hormona luteinizante. Pruebas deembarazo. En !agestación se elabora tantagonadotrofinacoriónicahumana (HCG)que se excreta por la orina. En realidad S I se Inyecta la orlna de una mu~erembarazada en un anlmal causa efectos fislológlcos manlflestos Estaesla base de las pruebas paraembarazo valiéndose deanlmales Unallusiratlva se llama pruebadeAscheim-Zondek (modificaclónde Friedman), que descrlblremos brevemente porque rlusIra algunos hechos pertlnentes para la explicacrón general Una conela virgen sexualmente madura permanece en estro,con folículos ováricosmaduros(marcados fm en la flg. 26-13}hasta copular. Entonces, ocurriría ovulaclón como respuesta a la excltaclón y el estímulo aferente de! apareamlento Srn embargo, ello también ocurriría S I se inyectara LH y sería poslble por Inspección de los ovarlos decir S I como consecuencla de la ovulación se han formado folículos hemorráglcos (marcados hf en la fig. 26-13 como se advierte en el corte de la derecha) o cuerposamarlllos.Además, si seInyecta en (HCG),cabe cambiogonadotrofinacoriónrcahumana esperar los mismos resultados, pues esta hormona actúa de manera muy semejante a la LH en anrmales con hrpófrsis Intacta. En la orina de !a embarazada hay HCG muyabundante de modo que la inyeccrón Intravenosa de la orina en la coneja virgen madura produce ovulaclón con formación de folículos hemorráglcos (fh en la flg. 26-13) que,claroestá, se convertlránencuerpos amarlllos'. Como no hay gonadotrofrna coriónrcaen la orina de la mujer a menos que esté embarazada, y nunca hay la suflclente para hacer que la coneja inyectada
APARATO REPRODUCTOR FEMENlNO
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Fig. 26-12. Esquema que ilustra la liberación de un ovocito del ovario (abajo, derecha), la entrada en la trompa de Falopio (abajo, derecha), la fecundación, el paso por la trompa de Falopio y la implantación en el endometrio, arriba, en dirección opuesta a la de las manecillas del reloj. Los cinco segmentos de la pared uterina representan, clbujo, los cambios que ocurren en el endometrio desde la fecha de la ovulacicin hasta la nidaci8n. (Según Dickenson, R. L. Human Sex Anatomy. Baltimore, Williams & Wilkins, 1933.)
ovule, el aspecto de los ovarios de la coneja (tengan el apreciado en la izquierda o en la derecha de la fig. 2613) permite decidir SI la mujer problema está o no está embarazada. No es necesario practicar cortes para dar el resultado pues los cuerpos hemorrágicos y los amarillos se advierten en la superficie del ovario. Pruebas inmunolóyicas del embarazo. Son más rápidas y más sensibles que las efectuadas en animales y tienen el beneficio de costo de no necesitar mantener a los animales; en consecuencia, se han desplazado casi por completo a estos últimos análrsis.Se fundan en el empleo de anticuerpo (HCG) (producldo en otras especies) para detectar HCG en la orina.
Anticoncepción hormonal La evolución de los conoclmientos acerca de las hormonas sexuales en los decenios últimos ha tenido, para decir lo mínimo, efecto profundo sobrela sociedad para brindar métodos cómodos y eficaces para evitar la concepción en la mujer. Evolución de los conocimientos. Se observó hace largo tlempo que una embarazada no ovula durante la
gestación. Por último, se advirttóque la ovulaclónera lnhibida porque en el embarazo rápidamente se alcanzanconcentracionessanguíneasdeestrógeno y progesterona que inhiben de manera eflcaz la producción de FSH y, en consecuencla, la maduraclón de folículos. El estrógeno ttene efecto más potente que la progestelona en este sentido, aunque en la mayor parte de los antmales la progesterona inhibe la ovulación. La fuente de estrógenos en etapa temprana de la gestación es el cuerpo amarillo gravídlco que, claro está, también elaboraprogesterona. En laetapaavanzadade la gestación, la placenta (en la mujer) también elabora estrógeno y progesterona. La siguiente etapa puede utilizar estos conocimientos para idear medios encaminados a impedlr la ovulación ennoembarazadas.Aunque se hanempleadovarios enfoques para lograr anticoncepción hormonal, el básico consiste en lmpedlr artiftcialmente la ovulación por los mismos medlos que ocurren de manera natural durante el embarazo. Los anticoncepfivos bucales de uso corriente suelen contener un estrógeno de síntesis que mantiene un nivel de actividad estrógena en la sangre suficiente para
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO ras; esta etapa es más larga que el efecto de una sola dosis de hormonanatural,pueséstas se metabolizan pronto. En consecuencla, en los antlconcepclonales bucales se emplean agentes de síntesls que tlenen efectos hormonales suficientemente duraderos El uso de antlconcepclonales bucales a veces orlglna efectos secundarios.
Folículos atrésicos
La corteza del ovario de una mujersexualmente madura, no embarazada, que hatenido hijos, puede presentar gran variedad de estructuras; a saber: folículo~primarios, folículos en diversas etapas de desarrollo, folículos en diferentes grados de generacih, quizá un cuerpoamarillo funcionalycicatrices de cuerposlúteos,incluidos los voluminososcuerpos lúteos gravídicos. Describiremos más minuciosamente las características de algunas de estas estructuras para ayudar alestudianteadiferenciarlasen los cortes. De los varios folículos cuyo desarrollo se estimula en la mujer en cada ciclo, sólo uno alcanza las etapas finales de crecimiento y maduración y libera el ovocito. Los demás folículosvoluminososexperimentan lo que se llama utmsia, que etimológicamente significa cierre de un orificio. Por lo tanto,no quedan en estado de animación suspendida esperanFig. 26-13. (Izquierda), microfotografía con muy poco aumend o la ocasióndeovular en un mes ulterior,sino to de un ovario de una coneja virgen inyectada con orina de una mueren. Para que ocurra ovulación en otro mes, un mujer no embarazada. Cerca de la superficie se advierten folícunuevoconjunto defolículosdebedesarrollarse y los maduros no rotos (fmi pero no folículos hemorrágicos (fh). acercarse a l a superficie. (Derecha), microfotografía con muy poco aumento del ovario de En un corte de ovario, puede haber muchos folícuuna coneja virgen inyectada con orina de una mujer embarazada. los atrésicos y si apenas están comenzando a experiObsérvese que los tres folículos voluminososhemorrágicos(fh) están ocupados por sangre como resultado de l a ovulaci6n. Enel mentar este cambio, quizá sea dificil diferenciarlos examen con mayor aumento, se advertirá que cada uno ha ad- de los folículos normales. Sin embargo, cuando la atrequirido un revestimiento de células granulosas luteínicas. Estees sia ha persistido cierto tiempo, la tarea del estudianel cuadro observado en la prueba positiva de embarazo en l a cote es más fácil,pues en estas circunstancias crecen neia. fibroblastoshacia el folículo endegeneracióny lo substituyen por tejido conectivo (fig. 26-14, derecha). Pero, antes que ello ocurra, reconocer la atresia exilnhlbir la secrecióndelfactor hberador de FSH. AI no ge utilizar requisitos menos manifiestos. Dos signos habersecreclóndecantldadeseflcaces de FSH, los tempranos son el despegamiento del epitelio folicufolículos no maduran en el ovarlo. Las substancias con acción semejante a la progesteronatambién se emplean lar y la teca interna ( o una rotura del epitelio foSon menos potentes que el licular) y la presencia de núcleospicnóticos en las en estos preparados. estrógeno para inhiblr la secreclón FSH pero inhlben en célulasfoliculares. Quizá tambiénseadviertansigcierta medida la secreclón de LH En eltiempo ade- nos histológicos de muerte celular en el ovocito si se cuado del c ~ c l ose dejan pasar algunos días o se adml- incluye en el plano de corte. nistraplacebo(substancla inactiva), lo cualproduce Para diferenciarfolículosatrésicos antiguosde supresión de estrógeno y progesterona lo que, claro es- cuerpos amarillos en degeneración, es útil recordar tá, origina menstruacion. En eldía adecuado se reanuque la palabra atresia se reserva para los foliculos que da la preparaclón eflcaz de modo que hay estrógenos degeneran antes de madurar, y en consecuencia, no uisponlbles para impedlr que la adenohlpóflsis secrete hay motivo para que haya ocurrido hemorragia en FSH durante el CICIOsiguiente. ellos. Por otraparte, los cuerposamarillosantíPara que la ovulaclón sea lnhlblda por cualqulera de estospreparadosdebenactuar en un lapso de 24 ho- guos, de la menstruación o el embarazo, suelen po-
APARATO REPRODUCTOR
seer pigmento sanguíneo y a veces incluso vestigios de un coágulo sanguíneo que indica que fueron sitio de hemorragia. Glándula intersticial En los ovarios de algunas especies, entre ellas la humana, hay grupos de células glandulares esparcidas en el estroma. Las células, consideradas aisladamente, tienen el aspecto de luteínicas pero no se organizan en cuerpos Iúteos. Globalmente estas células se llaman glándula intersticial del ovario. Se considera quederivandelascélulasde la teca internade folículos endesarrolloqueexperimentaronatresia. Como apoyo de estas hipótesis, en los ovarios prepúberes se advierten datos de presencia de glándula intersticial antes que los folículos hayan madurado y se hayan roto. Se ha sugerido que en esta etapa las células de la glándulaproducen laspequeñas cantidades de estrógeno necesarias para producir el desarrollo prepuberal que origina la adquisición de las características sexuales secundarias de la mujer. Después de la pubertad, la glándula intersticial parece ser fuente importante de estrógeno durante la parte posovulatoria del ciclo ovárico. Los ovarios después de la menopausia
Después de funcionar unos 30 años en lo que se refiere aliberarovocitosysecretarhormonas, los ovarios se agotan, y después de un breve lapso durante el cual funcionan esporádicamente, por último
Fig. 26-14. Microfotografíacon poco aumento del ovariode un cobayohembra que muestra un folículo normal en desarrollo en la izquierda y un folículo atrésico en la derecha. Adviértase que el ovocito hadegenerado enel folículo atrésico y que los fibroblastos han crecido hacia el interior del folículo.
FEMENINO
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dejan de liberar ovocitos y de producir hormonas. Cuando no liberanovocitos no se formancuerpos Iúteosclaroestá,y comoresultado el epdometrio no se torna muy grueso nise colapsa cada 28 días. Por lo tanto, el signo más patente de la insuficiencia ovárica es que cesala menstruación; en realidad, por este motivo dicha etapa en la vida de la mujer se llama menopausia (gr. men, mes; pausis, cesación). La menopausia suele ocurrir entre los 45 y los 50 años de edad y señala el final de la vida reproductora de la mujer. Etl realidad, la fertilidad disminuyeaproximadamededurante los 10 años,que preceden a la menopausia. Ocurre menopausia artificial más temprano si seextirpan los ovarios o si terminadeotramanera su función,porejemplo, por radiación o enfermedad. El comienzo de la menopausia se suele manifestar por otros signos y síntomas. Se trastorna la función de los nerviosvasomotoresy la mujer sufre "bochornos".Además,durantecierto tiempo puede resultarmás difícil para la mujer,pormotivosfisiológicosypsicológicos,mantener sus estaciones acostumbradas a la vida; en consecuencia, en esta etapaalgunas mujeres muestranalgodeinestabilir dademocional. A veces experimentanotrasmanifestaciones tales como cefalalgia, insomnio y alteraciones en la frecuencia del pulso. La administracicin prudentedeestrógenospuedealiviar los síntomas más molestos. Debe comprenderse que los trastornos hormonales queocurrenen la menopausiadependende insuficiencia ovárica y no de insuficiencia adenohipofisa-
ria. En realidad, al disminuir l a concentraci6nsanguinea deestrógeno después de la menopausia, la retroalimentaci6nnegativaentreestrógeno y FSH hace que esta última se secrete en cantidad aumentada que aparece en abundanciaen la orina (en consecuencia, la orina de la posmenopáusica estimula el desarrollo folicular y la producciiln de estrógenos en animaleshembrajóvenes y produce pubertadprecoz). En consecuencia, es ini~tiladministrar a la mujerhormonagonadotr6fica en esta épocaparaestimular los ovarios. Lo único que puedehacerse esel tratamientosubstitutivocon estrhgenos. El ovario de una mujer que acaba de pasar por la menopausia puede diferenciarse por la relativa f a l t a dc: 1 ) folículos primarios, 2) folículos en diversas etapas de desarrollo normal o atresia y 3 ) cuerpos lúteos recientes. Al pasar los años, el ovario se torna cada vez más contraído y consiste en poco más que tejido fibroso. Parece probable que la disminuciim de l a producción de progesterona sea más repentina en l a menopausia que el descenso de la secreción de estrógeno. Para que continúe la producci6n de progesterona se necesitan nuevos cuerpos amarillos. La produccibn deestrógenopor el ovarioaunquedisminuida, puedepersistiralgúntiempodespuésde l a menopausia. El estrógeno es elaborado por las células tecales. En consecuencia, mientras persistan en el ovarioelementostecales,porejemplo, en la formade célulasglandularesintersticiales,puedeproducirse algodeestrógeno.Además, hay algunasfuentes extraováricasmenoresdeestrógenoen el cuerpo; por ejemplo: las capas internas de la corteza suprarrenalelaborancantidadesmuypequeñasde esta hormona. La gran disminución de la producción de estrógeno puedemanifestarsetarde o tempranoporcambiostisulares importantes en algunossitiosde la economía. Las partes del aparatoreproductorque lo necesita paraconservar su estructura tienden a atrofiarse. La capacidad funcional d e las glándulas relacionadas con el cuello uterino y los genitales externos disminuye; losgenitales externos mismostienden a atrofiarse y el revestimientovaginalpuede tornarse muy delgado y cada vez más susceptible a l a infección. El tratamientosubstitutivopuedealiviar mucho estas anomalías, cuando ocurren. OVIDUCTOS (TROMPAS DE FALOPIO) Cadaoviducto(fig. 26-1) tiene unos 12 cm de longitud y consiste en cuatro partes; a saber: 1)una porción irrfrunzural, la queatraviesalapared del
útero; 2 ) isfr~~o.l a porciónangostaycortade la trompajuntoalútero; 3 ) M J ) I , U O ~ ~ la U , porciónmás largade la trompa,yue tiene aproximadamente el diámetrode -un lápiz v se extiendedesde el istmo hasta el 4 ) i t ~ f ~ u d i h ~que h , es la terminación expandida de la trompa y poseerepliegues. La pared del oviducto consiste en tres capas:mucosa, timica muscularyserosa(fig. 26-15). Mucosa. El epitelioconsiste en unasolacapa de células cilíndricas; son de dos tipos, ciliadas y secretorias, y alternanirregularmenteunasconotras (fig. 26-16A). La altura relativa y absoluta varía en relacióncon distintasetapas del ciclo menstrual. Poco después de la menstruación, las dos clases de células aumentan de altura y para la fecha de la ovulación tienen aproximadamente 30 p m de alto (fig. 2616A).Después, lascélulasciliadas se tornanmucho más cortas y las secretorias no ciliadasun poco más cortas,demodoque sobresalen entre lascélulasciliadas en la luz de la trompa, lo cual torna algo irregular a lasuperficie(fig.26-16B). En el epiteliocerca de l a membrana basal puede haber esparcidas algunas células claras connúcleo que se tiñe deobscuro. Probablemente sean células secretorias jóvenes. Además, en este sitio a veces hay linfocitos. Las células n o ciliadas n o se convierten en ciliadas, ni viceversa. Pudierasuponerseque los cilios presentan movimientos hacia el útero y sean un factor importante para desplazar el óvulo a lo largo de l a trompa hasta l a matriz. Sin embargo,algunos cilios se mueven en dirección opuesta, de modo que los movimientoscontráctilesde la túnicamuscularde la trompaparecentenerimportanciaprincipal para impulsar el óvulo. Es probableque la secreción acuosa en l a trompa sea nutritiva o útil de otra manera para el óvulo, y que el estímulo hormonal de las células queelaboran secreciones ocurra en una etapa en que el óvulo probablemente esté pasando a lo largo de la trompa. La lámina propia de la mucosa se parece al tejido conectivo laxo, excepto que las células tienen potenciales semejantes a las del estroma endometrial, pues reaccionan de manera análoga, siel óvulo fecundad o se implantara en la mucosa de l a trompa, como a veces ocurre. Como señalaremos al hablar en general del aparato reproductor,lamucosa del oviducto se dispone en pliegues longitudinales extensos (fig. 26-15A) que disminuyen de dimensiones y se extienden hasta el istmo(fig. 26-15B); enlaporciónintramuralde la trompa se reducen a pequeñas arrugas. Túnica muscular. Consiste en dos capas de fibras d e músculo liso, una interna de fibras dispuestas circulantes o con trayecto algo espiraly unaexterna
Fig. 26-15. A , Microfotografía con muy poco aumento de parte de la ampolla de un oviducto en una mujer sexualmente madura. Las zonas obscuras en la túnica muscular son venas congestionadas. Los pliegues longitudinaI n complejosse han cortado transversalmente. B, Mcrofotografía con muy poco aumento delitsmo del oviducto.
longitudunal. La línea de separacibn entre las dos capas no es neta, y como hay algo de tejido conectivo entre los haces de fibras musculares, las túnicas muscularespuedenser difíciles deidentificar más quedemodogeneral. La túnica interna de fibras musculares es más gruesaen la porción intramural de la trompa y menos notable en el infundíbulo. Se considera que los movimientos peristálticos del músculoaumentan cerca de la fecha de la ovulación. El tono y la contraccihn del músculo son modificados por hormonas. La estructura histolhgica de la serosa es característica.
Mitad del c c l o
CUERPO Y FONDO DEL UTERO La pared del útero (fig. 26-2) varía en grosor desde 1.5 cm a algo menos de 1 cm; consiste en tres capas; a saber: 1 ) túnica serosa externa delgada (serosu, 2 ) túnica muscular gruesa o miometrio y 3) mucosa de revestimiento o endometrio. La serosa (revestimiento epitelial del órgano) consisteen una sola capa de célulasmesoteliales sostenida por una capa delgada de tejido conectivo laxo; se continúa en cada lado del órgano con el perito.leo del ligamento ancho, pero falta en la mitad inierior de la superficie anterior (fig. 26-2).
Premenstrual Fig. 26-16. A. Epiteliodel oviducto de la mujeraproximadamente en la etapa intermenstrual, B. Epitelio del oviducto en etapa premenstrual. (Dibujos con cámara clara; X 700.) (Snyder F. F.: Bull. Johns Hopkins,Hosp. 35:141, 1924.)
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
Fig. 26-17. Microfotografíacon poco aumento del miometrioque muestralosfolículosentrelazados de fibras de músculo liso.
El miometrio tiene haces de fibras de músculo liso separados por tejidoconectivo(fig. 26-17). Los hacessedisponen en tres capas mal definidas. Las capas interna y externa son delgadas y consisten principalmente en fibras longitudinales yoblicuas. La capa mediaes mucho másgruesa y las fibras tienden adisponersecircularmente. Los vasossanguíneos de mayorcalibre delapareddel útero están principalmente en esta capa media, por lo cual a veces se llama estrato vascular. Crecimiento del úterodurante el embarazo. Las células de músculoliso del miometrio se alargan y ensanchan unas 10 veces durante la gestación. El aumento del grosor del miometrio enel embarazo no es producidoúnicamente por hipertrofia delas fibras ya presentes sino por aumento del número de fibras;las nuevas provienen de división delas ya presentes y quizátambiéndecélulas relativamente indiferenciadas, porejemplo, pericitos, enel tejido conectivo situado entre los haces musculares. Base hormonal del crecimiento del miornetrio. Comola placentaelaboraabundantesestrógenos durante la gestación, y como los estrógenos producen crecimiento intenso del miometrio sise administran a animales ovariectomizados, como se muestra en la figura 26-18, es probable que el gran crecimiento de
miometrio en la gestación sea causadoprincipalmente porestrógenos. El mecanismopor elcual losestrógenoscausan crecimiento entraña estímulo síntesis de la de proteínas en las células que les permite crecer y dividirse. Se ha comprobado por radioautografía que los estrógenos marcados se conjugan a la cromatina de células demúsculo lisouterino en término de dosminutos de tornarseutilizable. Otros estudios indican que estoaumenta la producción de RNA y apresura el transporte de partículas ribosómicas precursoras(relacionadas con mRNA) del citoplasma, donde aparecen nuevos polisomasdistintos delos que había antes del estímulo con estrógenos. De estamanera,aumenta lasíntesis deproteínas, y el efecto de crecimiento delos estrógenos ocurre a nivelde genes.
ENDOMETRIO Esta mucosa que reviste el cuerpo y el fondo del útero consiste en una capa de epitelio y una lámina propia de tejidoconectivoquesecontinúacon el miometrio. La lámina propia suele llamarse estrorna errdometrial. El estroma posee abundantes glándulas tubulares simples que desembocan en la superficie y
APARATO REPKODUCTOI< FEMENINO
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Fig. 26-18. A, Microfotografía con muy poco aumento de un asta la rata unmesdesdelúterode pués de la ovariectomía. El útero seha atrofiadocomo consecuencia de la deficiencia de estrógenos. B. Microfotografíacon el mismo aumento del asta uterina deuna rata ovariectomizada pero a la que se administrarondosis grandesde estrógeno. Ello comprueba no sólo que el estrógeno estimula el crecimiento de las células del útero atróiico, sinoquehaceque las células epiteliales secreten, puesel útero está muy distendido por secreción.
cuyaspartesmásprofundas casi llegan almiornetrio sus características cambian mucho durante el ciclo (fig. 26-198). Las glándulascorrespondenainvagi-menstrual. En realidad, en l a menstruaciónse naciones del epitelio cilíndrico de la superficie. desprende casi por completo (fig. 26-19A). Las Es útil considerar que el epitelio está formado por características de la capa basal no se modifican dudos capas:una superficial y gruesa llamadacaparante el ciclo menstrual, y permanecedurante la funcional, yunaprofundadelgada,llamada capa menstruaciónpararegenerarotracapafuncional al basal. La capafuncionalrecibeestenombreporquecesarlamenstruación.
Fig. 26-19. A , Micrototografía con poco aumento del endometrio y el miometrio adyacente en etapa avanzada de la menstruación. Adviértase la superficie cruenta interna; con excepción de las porciones más profundas, glándulas y estromaestán experimentandodegeneración y descarnándose. B. Microfotografíaconpoco aumento del endometrio en la fase proliferativa temprana. La superficie cruenta ha vuelto a revestirse,de epitelio y las glándulas son rectas,
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SlSTkMAS Y AI’ARATOS DEL CUEIZPU
Endometrio durante el ciclo menstrual
El ciclo menstrual de 28 días no tiene una duraciónconstante;puede ser unosdíasmás breve o máslargo. Su duraciónpuedevariaren la misma mujer. Se acostumbra numerar los días del ciclo a partir del primer día de la menstruación; esta es una concesión a la práctica médica porque el primer día de la menstruación es una fecha que la paciente puedefijarconexactitud. Porloregular,lamenstruaciónduracuatrodías, perosonfrecuentesperiodos un día más duraderos o más breves. El endometrio pasa por varias fases en cada ciclo. Del día 1 al 4 se dice que está en f a s e menstrual (fig. 26-19A); del día 4 hasta uno o dos días después de la ovulación se dice que el endometrio se halla en f a s e estrogénica, proliferativa, de reparación o folic d a r (fig. 26-19B). Durante esta etapa crece desde y luego menos de 1 mm hasta 2 ó 3 mm de grueso. Se observanmitosis en las células glandularesy del estroma. El grosor del endometrio durante este periodo es estimulado por el estrógeno secretado por el ovario al madurar el folículo y acercarse a la superficie (de donde los nombres estrogénica o folicular). En la figura 26-18 se ilustra la potencial con la cual el estrógenomodifica el crecimiento del útero de rata. No puede fijarse exactamente el último día de la fase estrogénica por la variabilidad de la fecha de la ovulación. La ovulaciónocurreentre los días 8 y 20, y rara vez antes o después. La última parte (indefinida) de la fase estrogénica, suele llamarse fase de intemalo; este nombre denota el lapso que sigue despuésque el endometrio ha experimentado reparación completa pero aún no ha recibido la acción de la progesterona. La última Fase del ciclo menstrual se llama de diversas maneras: 1)fase progestacional, porque los cambios que ocurren en el endometri9 dependen de la acción de la progesterona, o 2) fase p r o g r h i d a (lat. grauida, pesada),porque cuando ocurre gestación comienza en ella, o 3) fase secretoria, porque comienzan a secretar activamente las células .epiteliaIes de las glándulas. Esta fase comienza poco después de la ovulación.Como el cuerpolúteodura 10 a 12 días, es característica mucho más constante el ciclo menstrual que la fecha de la ovulación. Los dos últimos días, aproximadamente,de la fase progestacionala veces se llaman faseisquémica (gr. ischo, retener; Izairna, sangre), porque los vasos que nutren las partes más superficiales de la capa funcional del endometrio se cierran intermitentementeduranteperiodosvariables y el endometrio sufre falta de riego sanguíneo, como veremos más adelante.
Aspecto microscópico del endometrio enlas distintas fases Fase estrogénica (de intervalo). El endometria en laúltima parte de la fase estrógena(deintervalo) tiene de2a 3 mm deespesor. Las células epiteliales que tapizan la superficie y forman las glándulas son cilíndricas y a menudo se apilan una sobre otra porproliferación activa. El pequeñovolumen democoquesecretanenestaetapa es delgado y acuoso. Entre las células secretorias se advierten zonas irregularesde células cilíndricasciliadas. Las glándulas en la capa funcional del endometrio tienden a ser angostas y rectas. El estroma consiste en célulasasteriformescuyasprolongacionescitoplásmicas conectan mutuamente. Las células están adheridas a una red de fibrasreticulares. La substancia intercelularamorfa es menosabundanteenesta fecha que algo antes. Durante la fase estrogénica, la presenciadeleucocitos no es muy Frecuente en el estroma. Fase progestacional. En esta fase el endometrio alcanza grosor más del doble que en la fase de intervalo. El aumento del grosordepende, en parte, de mayorvolumen delíquidotisularen el estroma (edema),enparte de las glándulasqueacumulan mayor cantidad de secreción, y en parte del aumentode volumen de las células del estroma. Excepto en la porción más superficial de la capa funcional y en la capabasal, las glándulas se tornananchas, tortuosas y saculadas(figs. 26-20A y 26-21). Las células poseen abundanteglucógeno. Inicialmente se acumula entre el núcleo y la base de la glándula (fig. 26-20B), peroulteriormenteapareceentre el núcleo y el borde libre de las células; en consecuencia, el bordeluminaltomaaspectodeshilachado (fig.26-21). La secreción en las glándulas se torna más espesa y abundante. Las células del estroma aumentan de dimensiones y experimentan lo que se llama reacción decidual (la palabra latina deciduus significa algo que se desprende y denota la membrana en la que se transforma durante el embarazo la zona funcional del endometrio, que se desprende en el momento del parto). Las célulasdelestroma muestran esta reacción al tornarse voluminosas y pálidas, y el citoplasma contiene glucógeno y gotitas lípidas pues si ocurre gestación la reacción decidual se torna más intensa y persiste. Los cambiosqueocurren en la fase progestacional, excepto la última parte, dependen de la progesterona que actúa simultáneamente con el estrógeno que aún hay en la circulación. En términos generales,estoscambiosparecenencaminadosatornar el endometrionutritivopara el óvu10 fecundado;
Fig. 26-20. A. hlicrofotografía conpocoaumentode la porcicin superficial del endometrio en la etapa progestacional incipiente. B. Microfotografíacongranaument o de una de las glándulas; en esta etapa hay gluccigeno, como se indica,
Glucógeno
por ejemplo: el glucógeno que se forma pudiera ser una forma de carbohidrato fácilmente utilizable. Los cambios que ocurren hacia el final de l a fase progestacional (si noocurreembarazo)hansido descritos por Markee, quien los estudió al implantar el fragmento de endometrio en monas en la cámara anterior del ojo, donde n o sólo se vascularizaron sinopodíanobservarsedirectamente. Hacia el final de la fase progestacional, el endometrio comienza a presentar regresión(a contraerse). AI comenzar la regresión, el endometrio es invadido por leucocitos, la regresión, según Markee, siempre precede a la hemorragia menstrual. Para explicar cómo la regresión del endometrio (que ocurre porque en esta etapa disminuye la estimulación porestrógeno y progesterona) comienza la hemorragia y la degradación de la capa funcional del endometrio se necesitan describir las características especiales del riego sanguíneo endometrial. Riegosanguíneodel
con la menstruación
seguirun trayecto recto en la capa más profunda del endometrio. El riego sanguíneo de por lo menos la parte mássuperficial(interna) de la capafun-
endometrio y relación
Dos clases de arterias pasan del estrato vascular delmiometriohasta el endometrio. Lasdel primer tipo, al acercarse el endometrio, adoptan forma espiral y, sin ramificarse en gran medida, se extienden a través del endometrio hasta la porción superficial; aquí terminan en una disposición a manera de fuente de arteriolas que riegan los lechos capilares de esta parte del en-dometrio. La segunda clase de arterias nace del estrato vascular y termina, después de
Fig. 26-21. Microfotografiaconmedianoaumentode la porción basal de una glándula endometrial en la fase progestacional avanzada. Adviértanse el aspecto en escalera y que el borde libre de las células parece deshilachado porque hay glucógeno almacenado en ellas (flechas).
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SISTEhlAS Y APARATOS DEL CUERPO
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Fig. 26-22. Microfototrafía con medianoaumento del endometrio al comenzar la menstruación. Se ha formado unacúmulodesangre en el estroma (abajo,derecha). El espacioblanco es el interior de unaglándulaendometrial.
i
cional del endometrio depende, en consecuencia, de las arterias espirales. Fases isquémica y menstrual. Las arterias espirales tienen gran importancia para producir la menstruación; desdeluego, la menstruaciónocurreúnicamente en las especies de animales en las cuales el endometrio posee este tipo particular de vaso sanguíneo.Markeeadvirtióque,alexperimentar regresión el endometrio, las arterias espirales se tornan cada vez más enrolladas para adaptarse al menor espesor de esta capa. Al acercarse la fecha de la menstruación, la circulación se tornalenta, y comenzandoundiaantes, las arterias espirales se contraen individualmente durante lapsos prolongados de modo que ocurre isquemia del territorio del endometrio que riegan. Cuando una arteria espiral ha permanecido contraída cierto tiempo, se dilata, y la sangre llega una vez más a las arteriolas y los capilarescorrespondientes(quehan sukidofalta de riego sanguíneo durante el periodo de vasoconstricción) y escapa por sus paredes hacia el estroma. De esta manera, se acumulanpequenosdepósitos de sangre debajo de la superficie endometrial (fig. 262 2 ) . Pronto se rompen a través del epitelio hacia la cavidad uterina. Mientras tanto, la arteria espiral se havueltoacontraer y las porcionesterminales mueren. La misma sucesión de fenómenos se repite en otrasarterias. AI desprenderse pequerios frag-
mentos del endometrio, las arteriolas pueden sangrar directamente hacia la superficie y no hacia el estroma. AI participarporcionesmásprofundas de la capafuncional,también se abrenvenas que sangranlentamente. Se consideraque la faltade riego sanguíneosuficiente es el factorquecausa disgregación progresiva en el endometrio. AI experimentar regresión el endometrio, las arterias espiralesse enrollan lo cual agrava la isquemiacausada por vasoconstricciónyaumenta la necrosisendometrial. Por último, en unos días, se pierde la mayor parte de la capa funcional del endometrio. La capabasal no experimentamodificaciones importantes porque tienen distinta clase de riego sanguíneo y por ello sobrevive a la menstruación. La deficiencia hormonal esla causa de la regresión del endometrio en lasetapasavanzadasde la fase progestacional y de la vasoconstriccióndelas arteriasespiralesque la sucede. Aunquehaydeficiencia de estrógeno y progesterona, esta última es el factordesencadenantedemayorimportancia m realidad, la menstruación puede retardarse al administrarprogesterona;sinembargo, la disminución delestrógenosanguíneodesde la cifra alcanzadaa la mitad del ciclo tiene alguna participación en el fenómeno, pues en ciclos anovulatorios (que son menosfrecuentes en mujeres peroocurrenestacionalmente en monas), ocurrehemorragia en el tiempo
APARATO REPRODUCTOX FEMENINO
acostrumbradopara la menstruaciónsinquehaya habido ovulación, ni formación de cuerpo amarillo ni secrecióndeprogesterona, y sin que el endometriohayapasadopor m a fase progestacional adecuada. En consecuencia, la supresión de estrógeno, como suele llamarse, por sí misma puede causar regresión del endometrio y hemorragia por las arterias espirales. Parte inicial de la parte estrogénica. La capa basaldeendometriocon su riego arterialseparado, permaneceintacta durantetodo el ciclo (fig. 2619A).Cuando la fase menstrualhaterminado, el epitelio de lasglándulaspor acción del estrógeno secretadodenuevo, crece a partirde la superficie cruentayrápidamente la cubreotra vez (fig. 2619B). Las imágenes mitósicas se tornan abundantes en las células glandulares y el estroma. En el estroma se forman substancia intercelular amorfa y fibras reticulares y la reparación es tan rápida que pronto se adquiere el aspecto del endometrio característico de intervalo.
PLACENTA Características generales. La placenta se desarrolla durante el embarazo en relación intima con el revestimiento del útero. Cuando está plenamente desarrollada tiene la forma de una torta plana blanda (lat. placenta, torta o pastel), de unos 15 cm de diámetro y 3 cm de grueso. Claro está que su origen es básicamente fetal. Su función principal es permitir que las substancias disueltas en la sangre materna difundan hacia l a sangre del feto y viceversa, y suanatomíapermiteque ello ocurra en unazona extensa. En circunstanciasnormales,lascorrientes sanguíneas del feto y de la madre no se mezclan una con otra; siempre están separadas por lo que se Ilama barrera placentaria; como veremos, consisteen algunos tejidos fetales. En la placenta, los alimentos y el oxígeno, disueltos en la sangre materna, difunden a través de la barrera placentaria para llegar a la corrientesanguínea del feto, y deestamanera brindansosténa la viday el crecimiento del producto hasta que nace. De manera análoga, los productos de desecho atraviesan la barrera de la sangre del feto a la de la madre y son eliminados por los órganosde excreción maternos. El anticuerpohumoral y las hormonas también pueden atravesar la barrera. La sangrefetalpasade un ladoa otro de la placenta por virtud de los vasos en el cordón umbilical. Esta estructura conecta al feto con la placenta duran& la gestación. Al nacer el producto es expulsado del útero y aun está unido por el cordón umbilical a la placenta. Un cometido del médi-
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co es atar el cordón umbilical pues,pocodespués del nacimiento, la placenta se desprende y es expulsada del útero.
Desarrollo de la placenta Descrlbiremos sólo lo suflciente del desarrollo de la placenta para poder comprender su estructura microscópica. La fecundación del óvulo suele ocurrlr en los oviductos (fig. 26-12) El huevo pasa por la trompa y necesita unos cuatro días para llegar alútero;paraentonces, hanocurridovallasdivlslonescelulares y consisteen un acúmulo de células que guardan semejanza con una mórula. En mora(fig.26-23Aj, por lo cual sellama esta masa maclza de células aparece una cavidad, después de Io cual se llama blastcostc. Clsto, porque bene una cavidad y blasto porque formará algo (fig. 26-238) El blastoclsto permanece libre en la cavidad uterina sólo dos o tres dias (fig. 26-238), después de lo cual se implanta (nidaclón) en la pared del útero (fig. 26-23C y Dj. Por lo regular, en consecuencia, la implantación comienza aproximadamente una semana después de la fecundación. En esta etapa el endometrio (fig. 26-20) ha estado bajo los efectos de la progesterona varios días; en consecuencia, es receptivo para el huevo. La implantación puede ocurrir en cualquier sitio de la pared del útero, pero suele ser en un lugar alto dela paredposterlor (fig 26-23E). La pared del blastocisto hueco es delgada y consiste en una sola capa de células, el trofoblasto (fig. 26-23B) (gr. trophein, nutrir; blastos, germen), excepto donde hay masa celularinterna, que unacúmulodecélulas,la sobresalehaciaelinteriordelapareddelblastocisto hacia la cavidad (fig. 26-23C y D). La masa celular interna dará origen al embrión. Sin embargo, el trofoblasto Interviene en la formación de la placenta, por lo cual lo estudiaremos más a fondo. El trofoblasto seadhiere a la superficielumlnaldel epitello endometrial. En el sitio de contacto, las células del trofoblastoproliferanhasta alcanzar grosor de varias células (fig. 26-23Cj; en este sitio el epitelio uterino se disgrega, probablemente a causa de actividad enzimáticadeltrofoblasto. Quedaunasolución decontrnuidad en el revestimiento utermo que permite al blastocisto hundlrse en el estroma endometrial (fig. 26-23C y D). El defecto en el endometrio es cerrado pasajeramente por un tapón de fibrina y restos celulares, llamado coSgulo oclusor (fig. 26-230). Ulteriormente, el epitey lioendometrialcrece sobreelblastocistohundldo vuelve a formar el revestimientouterlnocontinuo. El blastocistoqueda así rodeadoporcélulas de eslroma en la capa superficial del endometrio (fig. 26-23E). Once días después de la fecundación las células del trofoblasto han formado dos capas;las de la capa interna están bien demarcadas y esta capa se llama citotrofoblastoporqueconsisteencélulas individuales (figs. 26-230 y 26-27Aj. La capa externa no consiste en células individuales sino en una masa continua de citoplas-
Fig. 26-23. Implantaci6n y desarrollo del Ovulo humanofecundado. A . B. C, y D. etapas que ilustran l a formaci6n del blastocisto y su nidaci6n en l a pared del fitero. En E y F 5e muestra l a relaci6n que guarda el embrihn en desarrollo ccln las deciduas.
ma con muchos núcleos. Como las células de esta capa se han fuslonado,forma un sincltioseñaladoenla fig. 26-230, y la capa se denominasincitiotrofoblasfo (flgs. 26-24 y 26-27) En este perlodo hay algunos espaCIOS pequeños llamados lagunas en el slncltlo (flgs. 26230 y 26-24). Para el decimoquinto día las lagunas han crecldo y se han fuslonado.Además, están ocupados por sangre materna que vlene de 13s venas uterinas y
de los senos venosos que el trofoblasto ha eroslonado. Sólo después el trofoblasto produce erosión de las arterias espirales maternas para que éstas brinden sangre de la madre a estos espaclos. AI crecer¡as lagunas, las prolongaclones de trofoblastos entre ellas se llaman vellosidades trofobldsticas primarias. Cada vellosldad consiste en un centro de cltotrofobiastocubiertodeunacapairregularexterna
APARATO IZEI’XODUCTOR FEMENINO
desincitiotrofoblasto. Las vellosldades que se extlenden a partir del blastocisto alrededor de toda la perlferla se ponen en contacto con el endometrio en el cual está enterrado el blastocisto, y las células de las vellosIdades se adhieren al endometrio para formar un revestimiento para la cavidad en el endometrio en la cual está el blastocisto (fig. 26-230). Este revestmento de la cavldad es perlférlco al blastoclsto, por lo cual se llama sincitio periférico. En consecuencla, en esta etapa las células del trofoblasto forman una cubierta para el blastoclsto y un revesilmiento para la cavidad en la cual está situado, y entre los dos elementos hay cordones de Células,las vellosldades, que separan parcialmenle los espacioslacunares(fig 26-230) llenosde sangre materna. El componente cltotrofoblástico prolifera rápidamenteenla punta de las estrucluras vellosas quese están formando. En consecuencla, las vellosldades en esta etapa consisten en cltotrofoblasto cubierto de sincitiotrofoblasto. Se advierten mitosis en el citotrofoblasto pero no son muy frecuentes en el smcltlotrofoblasto. AI parecer, este últlmocreceporquelascélulasdelcitotrofoblasto se fuslonan para convertirse en smcltlotrofoblasto. Laestructura delas vellosidades comienzaa camblar hacia el decimoquinto día; para esta etapa se están formando en elembrión las distintascapasgerminatlvas y elmesoderrnose hadesarrolladosallendo del embrión para formar u n revestimiento de la corteza de trofoblastoque rodea alblastocisto. Cuandoeltrofoblasto ha adquirido u n revestimiento de mesodermo, se llama corion (gr. chorion, membrana). El mesodermo del corion se extiende hacia las vellosidades y les brindaun centromesodérmico;cuando ello ocurre, las vellosidades se llaman vellcsidades secundarias G definitivas, las cualescrecen y se ramifican. En el meso-
Fig. 26-24. Microfotografía de parte de un sitio de implantación de 12 días. Las lagunasestán revestidas de sincitiotrofoblasto, que ha erosionado una arteria maglándula uterina. terna y una (Cortesía de J. Boyd and W. Hamilton.)
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derrnodelcentro se forman vasos fetales. y UlleflOfmente, se conectan con la circulación del feto (fig. 2627). Hasta aquí, los camblos en el trofoblasto han ocurrIdo en la perlferla del blasloclsto. De ahora en adelante, el desarrollo dlflere en dlversos sitios de la circunferencia del blastoctsto; para explicarlos, deberemos definir otros nombres. El endometrlo situado entre el blastocisto y el miometrio se llama placa basal, y sobreesteladodel blastoclsto sedesarrollará la placenta a partlr del corlon; ello se efectuaporque las vellosidades (conel centro mesodérmlcc) siguen creciendo y ramificándosise: al hacerlo,destruyen y corroenelendometrio; multáneamente, la superflciecruentadelendometrlo que queda descubierta es revestida por células de CItotrofoblastos que provienen de las puntas de las vellosidades. Como las lagunas entre las vellosidades eslán llenas de sangre materna, y los capilares de las vellosidades de sangre fetal, puede ocurrir difuslón de substanclas en drsolución entre la sangre materna en los espacios lacunares y la sangre fetal en los capllares de las vellosidades. La continuaclón de los fenómenos descritos en la región de la placa basal produce formación de la placenta, los explcaremos más mlnuc!osamente. Deciduas. AI nacer el niño se desprenden todas las capas del endometrio excepto la más profunda, de manera semejante a las hojas de los arboles deciduos en el otoño, por lo cual el endometrio recibe el nombre de de ladecidua decidual(fig. 2 6 - 2 3 f ) . Diversasáreas tlenen distintos nombres que deslgnan su sltio en cuanto al de implantación. La decidua parietal reviste todo el útero grávldo excepto donde se está formando la placenta (fig. 26-23F).
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SISTEhIAS
Y APARATOS DEL CUEIII’G perticle del saco es h a ; esta zona extensa se llama corion /eve (lat. ievis, IISO) (figs. 26-23f, 26-25 y 26-26). El resto de la superflcle del saco, esto es, la parte adyacente a la decldua basal, aún está cubleito de vellosidades quecontinúancreciendo y ramlfcándose. Esta porclón, que esla parte fetal de la placenta, se llama corion frondoso (fig 26-23F) Para las16 semanas la placenta tlene formadlscoide y consiste en elcorlon frondoso y la decrdua basal relacionada En la fecha del nacrmlento ocupa cas1 una tercera parte de la superflcie interna del útero aumentado de volumen
ESTRUCTURA MICROSCOPICA
DE LA PLACENTA Vellosidades coriónicas La unidad básica de la placenta esla vellosidad coriónica; en etapatempranaesunpenachocompacto semejante a un arbusto con la base que está unida y nace del corion y la punta fija a la decidua. Para el segundo mes se han formado ramas laterales con puntas libres, aIgunas de las cuales ulteriormente se fusionan en ramas semejantes de las velloFig. 26-25. Fotografía de parte de la pared uterina con la plasidades adyacentes, lo cual crea una estructura centa, el feto y las membranas fetales. Abujo, u la derecha, la pa- vellosa esponjosa. Es discutible si esta fusión permired del saco carihico (en el cual está el feto) es lisa. Es el corion te anastomosis entre los vasos sanguíneos fetales en liso o íeve. Centro, la parte anterior de la placenta está formada el centro de las vellosidades. Sin embargo, el citotropor corion trondoso. El e m b r i h tiene 36 rnrn de longitud, compárese esta fotografía con la figura 26-26 (que ilustra una etapa foblastoen la puntade la vellosidad principalse fusiona y forma un revestimiento placentario contianterior). (Cortesía de J. Boyd y U’.Hamilton.) nuo para la superficie erosionada de la decidua basal. En la placentahumanacompletamenteformaLa decidua capsular es la porcrón del endometrio su- da, suele haber 8 a 15 vellosidades d e gruesocaperflclal al embrión en desarrollo, que forma una cápsu~ libre, cada una de las cuales con sus muchas ramas, /a sobre éI (fig. 25-23E y F ) AI crecer el embrión, la de- forman un cotileddrz fetal (lobulillo). Las vellosidades son histol6gicamente semtjantes. cidua capsular tlene que cubrir una zona cada vez más extensa y se torna muy delgada y atróflca. Después de Un cortede la placenta las secciona en todos los tres meses las dimensiones del saco coriónlco que con- planos (fig. 26-26), y entre ellas hay sangre matertiene el embrlónhanaumentadotanto que la decldua na. En un solo corte de placenta noesparticularcapsular se pone en con?acto con la declduaparietal mente fácil que el estudianteimagine las circulaen la superflcie opuesta del útero, y de esta manera se ciones fetal y materna(quedescribiremos,pero oblitera la cavidad uterina. Después, la decldua capsupuede identificar con facilidadlas capas tisulares lar se continúa con la parietal y desaparece como capa queforman la barreraplacentariaquesepara la aislada. sangre fetal de la materna, como sigue. La decidua basal es la zona de endometrlo entre el I
saco coriónlco (con el embrión que contiene) y la capa basal del endometrio (figs. 26-23€, 26-25 y 26-26). La decidua basal se convierte en la parte materna de la placenta, es la única porclón placentaria de origen materno Después que la placenta se expulsa a térmlno, esta capa seadvierteúnicamentecomofragmentospoco definidos de membrana. Hasta las 12 a 16 semanas, toda la superflcle del saco coriónico está cubierta de vellosidades coriónicas. AI crecer el saco, las vellosidades que guardan relación con la decldua capsular degeneran y desaparecen, de modo que para las 16 semanas la mayor parte de la su-
Componentes de la barrera placentaria En cada vellosidad hay un capilar fetal revestido de endotelio(fig. 26-27), contenido enel centro de tejido conectivo laxo. En el centro tambikn hay algunasfibrasdispersasdemúsculoliso.Asimismo, se observan células más voluminosas con núcleo redondeado grande (células de Hofbauer) que posiblemente sean fagocitarias. El trofoblasto que cubre a cada vellosidad consiste en dos capas netas,
APARATO REPRODUCTOR FEMENINO
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Fig. 26-26. Microfotografíacon poco aumento de parte del útero con la placentaensusitio. El embrión(de 15 mm de longitud) se ha quitado. (Cortesía de J. Boyd y W. Hamilton.)
citotrofoblasto y sincitiotrofoblasto,hastaaproximadamente la mitad del tercer mes de la gestación, después del cual el citotrofoblasto desaparece progresivamente hasta que a término, sólo quedan acúmulos aislados de células (compárense las partes A y B de la figura 26-27).
Citotrofoblasto(capa de Langhans).Consisteen célulasvoluminosas,discontinuasypálidascon núcleo comparativamente grande (fig. 26-27A); apoyan sobre membrana basal bien definida. El citoplasma contiene vacuolas y algo de glucógeno peronolípidos.Con el ME, las células del citotro-
Fig. 26-27. Microfotografías de vellosidadesplacentarias. A , etapa en la. cual las vellosldade\ cori6nicds aún muestran lo’s dos c a pa5 detrotoblastos, la mas profunda, el citotrofoblasto(citi y la superficial el ~incitiotro~oblo’~tc, (sin). Adviértdse et capilar ( C ) en el centrode las vellosidades; 9”see un eritrocito nucleado. B, plaa tkmino. Adcentaexpulsada viértase que las vellosidades están slncicubiertas de una capade tiotrofobldsto (sin).
foblasto muestran glucógeno, mitrocondrias y ribosomas,peroen comparaciOn con el sincitiotrofoblasto son relativamente poco diferenciadas. Sincitiotrofoblasto. Es unacapaobscuradegrosorvariableconmuchos núcleospequeñosdispersos irregularmente (figs. 26-24 y 26-27A); esta capa se adelgaza progresivamente en la gestaci6n (fig. 2627B). La superficieexterna tiene borde irregulary muchasprolongaciones. El ME muestraque la superficie externaposeeabundantesmicrovellosidades. El citoplasma contiene mitocondrias, abundante retículoendoplásmicorugoso,sáculosdeGolgi y gotitas lípidas, estas últimas pueden ser muy voluminosas y abundantes en etapa temprana de la gestacihn, pero después se tornan más pequeñas y menos numerosas. N o suele haber glucbgeno, o lo hay en pequeña cantidad. Después que ha desaparecido el citotrofoblasto. el sincitiotrofoblasto apoya sobre una malla condensada de fibras reticulares. Para la fecha denacimiento, las capasque forman l a barrera placentaria entre la sangre materna y la fetal se han adelgazado mucho (fig. 26-27B). En la capa delgada de sincitiotrofoblasto aún se advierten algunas mitocondrias y gotitas de grasa; las células del citotrofoblasto pricticamente han desaparecido. Con el microscopio electrdnico puede advertirse que lascinco capasqueforman la barreraplacentaria cerca detérminode lagestacicin sonestas: 1 ) en contacto con la sangre materna está la capa delgadj desincitiotrofablasttjcon micrcwellosidades en la superficie; 2) debajo hay una membrana basal gruesa; 31 profundamente se advierte tejido conecti-
vo laxo que contiene fibras reticulares delicadas;
4)
alrededor del capilar fetal hay la membrana basal y 5)el endotelio del capilar fetal está en contacto con la sangre del feto. Con intervalos a l o largo de una vellosidad el sincitiotrofoblasto se agrupa para formar protuberancias del citoplasmaquecontienenabundantesnúcleos llamados nudos o brotes sincitiales. Se ha comprobado que algunos de estos nudos sincitiales se desprenden y quedan en libertad enel espacio intervelloso,delcualpuedenpasar a la circulacidn maternaya los pulmonesde la mujer,dondeson destruidos por l a acci6n enzimática local y no plantean problema alguno. En la placenta joven, y cada vez más abundantes al envejecer, haymasasirregulares desubstancias eosinófila hom6gena llamada fihvi)JoidtD. A término, pueden advertirse a simple vista acúmulos de substancia fibrinoide. La posibleimportanciade este material extracelular se explicará al hablar de las deducciones inmunol6gicas del embarazo. Porción materna de
la placenta
La zonadonde la cortezatrofoblásticaestáen contacto con el endometrio se llama z o r ~ adr I l l J i c j F l , corrrprrcsta o de per~etvaricin. El último deestos nombresindica la forma en que el tejido materno experimentadegeneraciónynecrosis en l a zona a l seratravesadapor las vellosidades trofoblásticas. En esta región pueden diferenciarse las células deciduales (que derivan del estroma endometrial) de las
células citotrofoblásticas porque las primerasestán rodeadas por fibras colágenas y reticulares, en tanto que las segundas no tienen esa substancia interpuesta. Casi todas las células del estroma endometrial de la decidua basal adoptan el aspecto decidual; se tornan grandes, poligonales y ricas en gluc6geno y gotitas lípidas. Las células epiteliales que recubren las glándulas endometriales durante la gestaci6n poseen abundantesgluc6geno y gotitasdegrasa.Para el tercer mes, estasglándulas en la deciduabasal se distienden y adoptan el aspecto de hendiduras horizontales. La decidua basal considerada globalmente (placa basal) consiste principalmente en estroma de tejido conectivo, con células de tipo decidual; también hay glándulas endometriales, fibrinoides y pequeños acúmulos de células de trofoblasto. El sinci-
basal Fig. 26-28, Esquema que ilustra la circulacihn de la sangre en la placenta. La sangre del feto llega a la placenta por las dos arterias umbilicales (izquierda. rrcgro), pasa a las vellosidades y vuelve al feto por la vena umbilical única (izquierda. sombreado con Jir~eus).La sangrematernaentraen el espaciointervelloso por muchasarterias espirales y vuelvea la circulaci6n materna por abundantes venas. No hay mezcla de las dos corrientes circulatorias. También se muestran l o s tabiques placentarios, que dividen la placenta en cotiledones.
tiotrofoblastopuedeatravesartodas las capas del endometrio, e incluso llegar al miometrio. En la placa basal puede haber célulasgigantes, que se derivan del sincitio fetal. La atraviesan arterias espirales que desembocan en los espacios intervellosos; están revestidas de endotelio, pero cerca de la desembocadurasoncubiertaspor células de tipo sincitiotrofoblástico. El crecimiento de estas células dentro de las arterias espirales maternas probablemente disminuya l a presión, con la cual llega la sangre materna en los espaciosintervellosos. La deciduaexperimentaerosi6nmásprofunda frente a las vellosidades principales que en otros sitios de modo que quedan prolongaciones de tejido decidual entre las vellosidades principales que se extienden de la placa basal hasta el corion (fig. 26-28); estas prolongaciones se llaman tuhi~7uesp/acmlfarios y dividen la placenta en lobulillos o cotilcdorles. Del cuarto mes en adelante, los tejidos de la decidua basal consistenprincipalmente en un plexo venoso muy denso con glándulas uterinas dilatadas y deformadas; estas últimas tienen paredmuydelgada y persistesecrecibn en su interior hastauna etapa avanzada del embarazo. Hacia los bordes de la placenta, l a decidua es más compacta. Espacio intervelloso. El espacio intervelloso (figs. 26-26 y 26-28) se desarrolla rápidamente para convertirseenunsenosanguíneoenormelimitado en un ladopor el corion(placacori6nica) y en el opuestopor deciduabasal(figs. 26-26 y26-28). Este espacio se dispone a manera de laberinto porque las vellosidades quecontieneestánconectadas entre sí. El espacioestádivididoincompletamente en compartimentos por tabiques placentarios. El espaciointervelloso se dilatamucho hacia el lado embrionario,donde sdlo están los troncosdelas vellosidades principales y , en consecuencia, hay mucho espacio para la sangre. El S C I ~ Orrlurgirll~les la regi6nmarginalcircular del espaciointervelloso en la periferia de la placenta. La sangrearterialmaternaentra en el espacio intervelloso desde los vasos arteriales queatraviesan la decidua basal, y hay muchos de ellos para cada cotiled6n (fig. 26-28). La presi6n de la sangre materna impulsa a la sangre arterial que entra en el espacio intervelloso para que ascienda hacia l a placa cori6nica. Después de bañar las vellosidades, la sangre fluye de nuevo hacia orificios venosos en la placa basal. HORMONAS PLACENTARIAS Como mencionamosapropósitode para embarazo, en etapa temprana de
las pruebas la gestación
se produce I-ICG (goru7dot~ofi11ncoridrliru /zuma)la) en cantidad suficiente para aparecer en l a orina de la mujer. Se considera que es formada por los trofoblastos sincitiales. O t r a hormona que se observa en concentraci6n creciente al continuar la gestaci6n harecibidovarios nombres pard señalarque tiene algunarelaci6ncon e1 crecimiento y la lactaci6n; uno de estos nombres es i ~ o r t ~ l o rsol,latorllutnotró~u fica. Desde luego el punto de vista químico, guarda semejanzaimportantecon l a hormona del crecimiento y desde el funcional con la prolactina. Además, la placenta puede sintetizar progesterorza pero por sí misma no elabora estrógeno, aunque l o hace encolaboracihncon la cortezasuprarrenal y el hígado del feto. La placentatambiénsecretauna hormona llamada t i r o t r o f i ~ mcuri3lrica I~~trrzana, semejante a la TSH. Así pues, l a placenta es una fábrica de hormonas.
lmpedlr que los antígenos ernbrionarlos lleguen a los te]Idos linfáticosmaternos. En realldad,el huevo se deS I se implanta exsarrollará de manera normal lncluso perimentalmente en un sitlo corporal que posea drenaje Ilnfático abundante La siguiente posibilldad que se conslderó fue que las célulasdeltrofoblastocarecieronde las clases de antígenos de origen paterno que desencadenarían reacción mmunltarla en lamadre. Pero resultó que poseen antígenos de hlstocompatibilldad (HLA) y otrasclases deantigenosque, por lo regularenotrascircunstanclas, pueden desencadenar reacción inmunitarla. Se ignora S I estos antígenos se expresan obligadamente en las superflciesde las célulastrofoblásticasdurante la gestación La slgurente noción fue que aunque se presentan, los antígenos paternos pudleran quedar de alguna manera ocultosdelreconocimiento,como los condrocltos del homoinJerto de cartílago, por ejemplo, están protegldos de la reacclón de homolnjerto porla matriz cartilagrnosa que los rodea (como explicamos en la pág. 419). En consecuencia. hubo gran Interés al demostrar un revestrmlento amorfo electrodenso (0.1 a 2 p m de grueso) en IMPLICACIONESINMUNOLOGICAS: LA ia superficiedescubiertadeltrofoblasto Esta capade PLACENTACOMOHOMOINJERTO maierlalextracelularllamada fibrinoide, posee proteoglucanos sulfatados lo cual motivó la hipótesls de que Pudiera pensarse que cuando el óvulo fecundado se el contenldo de sulfato de la capa presentaría carga neconvierte en embrión. desecadenaría reacción materna gativa y, en consecuencia, rechazaría los linfocltos made hornoinjerto contra los antígenos que posee, especr- ternos,porqueelplasmalemade todas las células, ficados por genes paternos (pues serán extraños para el incluidos los Ilnfocltos, tlene una carga neta negatlva de cuerpo de la madre), y que, en consecuencia, habría superflcle. En consecuencla, aunque se formaran célurechazo del embrlónJoven rodeado por trofoblasto o, las mortíferascontraantígenosdeprocedenciapaterdespués, de la placenta Como evldenternente no na, las fuerzaselectrostátrcas Impedirán que se puocurre as;. se ha buscado la explrcaclón de por qué no sieran en contacto con las células blanco del trofoblasaparece reacción eficaz de hornoinjerto en el embarazo to para matarlas. En consecuencia, ello sería una exhlalogénlco (el que ocurre en elser humano). Se han biclón eferente de las respuestas inmunltarias maternas planteado vallas posibilidades, que expllcaremos. potenciales. Es posible que elrevestlmlentofibrlnoide En prlmer lugar, se consideró queel endometrlo pu- también actuecomobarreranoantigénlcaydisimula diera actuar como sltlo inmunológlcamente privlleglado, antígenos potencialmente extraños (derlvados del al Igual que la cámara anterlor del ojo y el cerebro. Los padre) en la superficie del trofoblasto de modo que Sigan hornoinjertos trasplantados en estos sltios pueden siendo no mmunógenos. En consecuencla, este revestisobrevivir porque carecen de drenaje linfátrco eflcaz (el miento tambiénpudierapartlcipar en la Inhibición afeequivalente del drenaje linfático en la cámara anterior rente de las reacciones inmunitarias dlrigldas contra el del ojo ocurre directamente hacia las venas, no hay Iln- embrlón. La hipótesis que surgió de estos estudios fue fátlcos en el parénqulma del SNC).Sin embargo, en lo qu’e la capafibrinoide es una barreraneutraentre el que se reflere al útero hay pruebas de por lo menos los trofoblasto y la decidua que tiene dos acciones: 1) ¡mganglloslinfáticoslumbares y renales, en los cuales pedir que aparezca Inmunidad de trasplante en el emdrenan los llnfáticos uterlnos, experimentan estimulo m- barazoalogénlcoy 2) protegeralembrlón(y el feto) munológico por los antígenos delembriónalogénlco contra la inmunidad de trasplante que pudiera deImplantado. Por ejemplo, el numero de células T de es- sarrollarse. Según esta hipótesis, el embrlón verdadera tos gangllos aumenta en la segunda mitad del embara- mente se aísla del medio materno hostil al cubrir la inzo alogénico. Además, en práctcamente todas las ges- terfase trofoblástica “decrdual completa con una capa taciones hay intercambio llmltado de células de flbrinoide. Sin embargo, otra noción es que el fibrisanguineas a través de la placenta aunque las corrlen- noide es producto mutuo de las células deciduales del la tes sanguineas fetal y materna permanecen en su ma- trofoblasto,yque su papeiesmantenerrestringida yor parte separadas. Es claro que los tejidos ilnfátlcos invasión trofoblcistica de la decidua. Enfecha másreclente,sehaenfocado la atención paternos pueden exponerse y en realidad se exponen. a en la posibilidad de otrosfactores que protejanal antígenos de procedencia paterna, probablementepor más de una via, de modo que no puede defenderse la embrión (y al feto) del rechazo. Incluyen lo siguiente: 1 ) noclón de que el endometrlo brinda un sitlo Inmunológl- formación de antlcuerpos humorales bloqueadores que detienen los antígenos camente prlvileglado para el embrión en el sentido de extraños sobre las células
ernbrlonarlas (y fetales) blanco y de esta manera Implden que sean reconocldas por células mortíferas maternas, en caso de que éstas se formen; 2) parállsls (falta dereactivldad) en el sistemalnmunitarlomaternoa antigenos paternamente especiflcados, que quizá entratie formación de células supresoras especificas por los hnfocltos T maternos, lo cualimpllcaría que la madre desarrollara tolerancia a los antigenos del embrión en desarrollo y 3) trastornos de las reacciones Inmunitarias [maternas por las hormonas producidas durante la gestacibn. Está por valorarse la Importancia de estos tres mecanismos Parece pocoprobable que cualqulerfactor, por sí mismo, pueda expllcar por qué la gestaclón alogénca llegaa su fin sln rechazo o reacción de homolnjerto. Probablemente partlclpen la mayor parte SI no todos, de los factores explicados.
CUELLO DEL UTERO El cuello del útero es el segmento inferior, relativamente angosto de la matriz (fig. 26-2). Como su paredsecontinúacon l a del resto del útero, debe considerarse que consta principalmente de músculo liso. Sin embargo, la cantidad de músculo liso y tejido elástico no es poca y l a pared del cuello tiene principalmente tejido conectivo colágeno denso. Las fibraselásticas,excepto en las paredes de los vasos sanguíneos, son relativamente escasas. El cuello del útero, debe dilatarse mucho durante el parto para permitir el paso del teto. No contiene suficientemúsculo liso para poseerefecto de esfínterpotente. En consecuencia, cabesuponerque el factor principal quepermiteque el cuello de la matrizsedilate enel parto,como respuesta a las fuerzas mecánicas que actúan sobre éI, es el ablandamiento de la substanciaintercelular,queguarda relación con aumento del riego sanguíneo y el contenido de líquido tisular, probablemente dependientes de las hormonas del embarazo. Se considera, en particular, que un grupo de péptidos llamados globalmente relaxina son importantes en este sentido. El ovario parece ser su fuente primaria. Hay tan poco tejido elástico en el cuello uterino (excepto en los vasos sanguíneos) que las fibras elásticas distendidas no pueden ser un factor importante paraproducir la contracciónlenta del cuello que ocurre después del parto. En consecuencia, cabe preguntarse por qué vuelve a contraerse el cuello de la matriz. Parece probable que aunque el cuello uterino no contiene músculo liso suficiente para poder actuar como esfínter verdadero, baste para ayudar a contraerlo después del nacimiento, particularmente porque las fibras de músculo liso estarán distendidas y reaccionarán a la oxitoxina secretada por el 16bulo posterior de la hipófisis. Pero, la recuperación
delasdimensiones originales probablemente entrañenreorganización del tejido fibroso. El conducto cervical es aplanado y la mucosa está compuestadeepitelio con láminapropiade tejido conectivo. En la superficieanterior del conducto hay un rafe longitudinal y se observa otro en la superiicie posterior, de los cuales se extienden arrugas de la mucosaen diversosángulos hacia los lados. Estospliegues noestánunodirectamentefrenteal otro, de modo que a l colapsarse el cuello uterino se disponen lado a lado. Además de los pliegues y surcos hay abundantes glándulas tubulares ramificadas voluminosas. Enel extremo vaginal del conducto, en su mayor parte se disponen oblicuamente desde laluz hacia el cuerpo del útero (fig. 26-29A). El epitelio de la mucosa (incluido el de las glándulas)consiste en células cilíndricas nzucosecretorias. En cortescon H y E el citoplasma es pálidoy el núcleointensamente teñidoestá cerca de la base (fig. 26-298). A veces se observan células ciliadas. Las glándulas se extienden profundamente en la lámina propia y a veces más allá de ella (fig. 26-29A). La lámina propia es un tipo celular de tejido conectivofibroso. Los núcleos de los fibroblastosestán relativamente cercanos entre sí. El citoplasma de las células no puede advertirse claramente en cortes con H y E, ni tampoco la pequeña cantidad de substancia intercehlar (fig. 26-29R). La lúmina propia no posee arterias espirales ni se modifica mucho durante el ciclo menstrual. Sin embargo, la secreción de moco por las glándulas cervicales aumenta en la fecha de la ovulaci6n y es estimulada por el estrógeno. Las glándulas a veces se cierran y se convierten en quistes, llamados Izucz~os de Naboth. Pueden sobresalir en la superficie de la parte del útero que se proyecta en el interior de l a vagina, por lo cual se observan o palpan al efectuar tacto vaginal. La parte del cuello uterino que sobresale en la vagina estácubiertade epitelioplanoestratificado no queratinizado, semejante al que reviste la vagina (quedescribiremos),y con el cualse continúa. Esta clase de epitelio suele extenderse una pequeña distanciahacia el interior del conductocervical, dondelimitacon el epiteliodetipocilíndricoque cubre la mayor parte del conducto (fig. 26-30). En algunoscasos, la zonaangostadetransiciónentre los dos tipos de epitelio está más arriba, en el conducto; en otros, el epiteliocilíndrico del conducto puede salir del mismo para cubrir las pequeñas áreas delasuperficie vaginal del cuello uterino cerca del comienzo del conducto; en este caso, las áreas se llaman erosiones fisiolbgicas. (El epitelio plano, estratificado,noqueratinizado enesteestadonor-
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jlS7'EMAS Y APAIZATOS DEL CUERPO
Fig. 26-29. A . Micrototograkia con muy poco aumento de un corte longitudinal de la cavidad uterina, en la cual se advlerten el conducto cervical y las glándulas que se extienden desde el mismo. La porción inferior esel extremo del cortecercanoa la vagina. B. Mic r o f o t o g r a fci aomne d i a n o aumentoquemuestra l a porci6n terminal de una glándula. Adviertanse el carácter del estroma inmediatamente circundante y el del estroma general de cuello uterino.
mal cubre el cuello del Gtero tiene color gris rosado; el epitelio cilíndrico es rojo, de donde el nombre de erosión.) Un factor que contribuye a producir este aspectode erosicin es que los labios del conducto puedenpresentar algo de eversión comoresultado del parto, de modo que queda descubierto el epitel i o cilíndrico.
Fig.26-30. Microfotografiacon gran aumento de un corte longitudinal del cuellouterino cerca del sitiodonde el conducto cervical desemboca en la vagina. El epitelio plano estratificado noqueratinizado que cubre la porción vaginaldel cuello uterino y se exel tiende una cortadistanciaen conducto, se observa a la izquierda, y el epitelio cilíndrico que reviste el resto del conducto está a algo la derecha. La transición brusca entre los dos tipos de epitelio ocurre a mitad de la distancia entre la izquierda y el centro.
La parte del útero con la cual se une el cuello a veces se llama istmo del útero. Se supone que es el segmentoangosto del órganoque comienzaen el extremo cervical donde la mucosa característica del cuello comienza a convertirse en la variedad endometrial. El extremosuperior del istmo es el sitio donde la cavidad experimenta constricción (orificio
APARATO REI’RODUCTOR FEMENlNO
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interno)antes de desembocar enla cavidad más ancha del cuerpouterino. Sin embargo, los límites anatómicos del comienzo y el final del istmo no son manifiestos ni de posiciónconstante. Lalíneade transición entre el tipo cervical de mucosa y el tipo endometrial puede ser gradual y el llamado esfínter interno quizá no sea patente. La pared del llamado istmo consiste principalmente en músculo liso y en este sentido el istmo puede considerarse parte del cuerpo dela matriz.Cuandose necesita mayor espacioparaacomodar alfetode lo quepuede proporcionar el cuerpo, el istmo se dilata y alarga. Por último, el cuello uterino más fibroso se convierte en la única parte del útero que no queda dilatada durante la gestación. En consecuencia, conviene considerar que el istmo no es una parte separada del útero si no el extremoinferior del cuerpo.
VAGINA
Estructura histológica La vagina esun tubo musculofibroso revestido de mucosa (fig. 26-31). En circunstancias normales está colapsada, de modo que las mucosas delasparedes anterior y posterior están en contacto. Excepto en la porción superior de la vagina, hay un repliegue longitudinal en la mucosade las paredes anterior y posterior, y de estos pliegues primarios se desprenden muchos pliegues secundarios o arrugas hacia los lados de la vagina (fig. 26-2). La mucosa vaginal carece de glándulas. El epitelio es plano estratificado y explicaremos cómo se modifica en relación conla concentración de hormonas sexuales de la corriente sanguínea. La lámina propia sobre la cual apoya el epitelio es de tejido conectivo denso y puede mostrar nódulos linfáticos. Más hacia la túnica muscular, la lámina propia, que en este sitio a veces se considera submucosa, se tornalaxa y contiene abundantesvasos sanguíneos, particularmente venas.Hayabundantesfibraselásticas enla lámina propia directamente subyacentes al epitelio, y se extienden a través de la mucosa hasta la capa muscular. Esta última contiene fibras de músculo liso dispuestas longitudinal y circularmente, pero no en capas netas (fig.26-31). Predominan las fibras longitudinales. Fuera delacapa muscular se advierte la adventicia fibrosa que unela vagina con las estructuras adyacentes. La porciónsuperior de la pared posterior de lavagina está cubierta enel exterior porperitoneo en forma de serosa (fig. 26-2). Frotisvaginales. Se ha vuelto costumbre estudiar las células que se presentan en la vagina valiéndose de frotis; las células puedentenereste origen: 1 ) en-
Fig. 26-31. Microfotografía con muy poco aumento de la pared de la vagina. Adviértase que las células epikeliales más superficiales son voluminosas y pálidas por contener glucógeno. Enla mitadinferiorde la microfotografia se advierten las túnicasde músculo liso de la pared.
dometrio del cuerpo de la matriz, 2 ) el conducto cervical y 3) la superficie vaginal del cuello o revestimiento de l a vagina. El estudio puede brindar datos por dos motivos: 1 ) como el espacio de las células en estos diversos sitios es modificado por la concentraciónhormonal, las células en los frotisvaginales pueden brindar indicación acerca del balance hormonal dela mujer en lafecha enque se obtuvieron; 2 ) a veces,se descubren durante el estudio
Fig. 26-32. A , Microhtogratía con poco aumento de parte de l a vagina de una rata ovariectomizada; se advierte que, en circunstancias de deficiencia de estrcigenos,el epitelio vaginal ?e adelgaza y lay célulassuperficiales eslin nucleadas. B, Preparacibndeunarata tratada de la misma manera. excepto que se inyectb con estrbgenos. El epitelio se hd engrosado mucho y las capas de la superficie están intensamente queratinizadas. Esto es semejante a lo que se observa en el estro normal.
sistemático de una mujer, células que se han descarnado d e un cáncer incipiente que ha crecido en el cuello O el cuerpo del útero, lo cual indica la necesidad de un examen más minucioso para buscar cáncer. Por ambos motivos, se ha convertido en práctica comúnestudiarlascélulasobtenidas al frotar suavemente el revestimiento de la vagina o del cuellouterino, o las células obtenidasporaspiración, o de otra manera, de la entrada del conducto cervical.
Cambios cíclicos en el epitelio vaginal En relación con el descubrimlento de las hormonas sexuales mencionamos la importancta del decubrimtento de que el epitelio vaginal de los antrnales de laboratorto se queratinlza al ocurrir el estro. Las ratas hembra y ratonasmadurasentran en estro espontáneamente cada cuatro días y entre estos periodos de estro, el epitelio modifrca sus característtcas, como explicaremos. Los cambios del epttelio vaginal durante el ciclo de 28 días de la mujer son mucho menos marcados. Sln embargo, los que ocurren son más fáciles de tnterpretar S I el observador conoce las modiftcaciones intensas advertrdas en el ciclo estrual de la rata o la ratona En consecuencia, las expllcaremos brevemente El clclo estrual de cuatro días de la rata y la ratom se dlvide en cuatro periodos: proestro, estro, metaestro y diestro. En el proestro los foliculos se acercan a la superflcte del ovarlo, el útero aumenta de volumen por la secreción y los vasos sanguíneos se congestionan. El epitelto de la vaglna se engrosa como resultado de proliferaclón de las capas más profundas, pero las capas más superflciales siguen siendo nucleadas Sin embar-
go, debajo de las células nucleadas superflctales. aparecen células con gránulo de queratohtalina. La membrana epltellal tlene aspecto de dos capas. Hacia el estro, ocurre ovulación y en este pertodo el útero stgue estando congestionado y rojo. El epitelio vaglnal se 26Iha engrosadoeIntensamentequeratinizado(fig. 32. B),y se desplerta el rmpdso de apareamtento. Si el anlmal no copula, entra en metaestro. AI continuar esta etapa, el útero se torna más pequeño y el epitelio vaginal se adelgaza mucho (como se advierte en la flg 2632A). Desaparece la membranabasaly los neutrófilos (poltmorfonucleares) Invaden elepitello y lo atravlesan para presentarse en abundancta entre las células epttehales que se estudian en el frotrs vaginal (fig. 26-33A). Enel diestro, el útero es pequeño y pálido y el epitelto vaginal aún es delgado. Sin embargo, los neutrófilos se ctrcunscribenprtnctpalmentea lac capassuperftctales del epltelto. AI ocurrlr proestro, se advlerte actividad mttóstca Intensa en las capas más profundas del epltello, que vuelve a engrosarse. Como sólo se descarnan las célulassuperfictales, son las que se advierten en los frotts vagtnales. En consecuencta, en el estro el frotis vaginal contiene úntcamente células queratinlzadas (flg. 26-338).AI sobrevenlr el metaestro, el frotis vaginal contiene lnlcialmente céy lulas queratinizadasydespuéscélulasnucleadas abundantes leucocitos polimorfonucleares que en esta etapa están atravesando el epitelio (fig. 26-33A).La etapa de diestro se caracterlza por célulasepiteliales nucleadas y leucocitos. Enel proestro los leucocitos desaparecen de modo que sólo hay células eptteliales nucleadas.
Aspectomicroscópico delepiteliode la vagina humana. El revestimiento epitelial de la vagina hu-
APARATO 1ZEI’XOIlUCTOII FEEhlENiNO
mana es estratificado y grueso (fig. 26-31). La capa más profunda consiste en una capa basal de células cilíndricas, cada una de ellas con núcleo walado. El siguiente estrato tiene varias células de espesor; las células son poliédricas y parecen estar unidas entre sí de forma muy semejante a las del estrato espinoso de la epidermis de lapiel gruesa; sin embargo, las células no tienen aspecto espinoso. El siguiente estrato consiste en unas capas de células más aplanadasque contienenglucógeno; en consecuencia, las células de esteestratoylas mássuperficiales tienen aspecto hinchado y vacío. El estrato más superficial consta de varias capas de células más aplanadas pero algo hinchadas, todas ellas con núcleo. El epitelio que reviste la vagina de la mujer difiere en dos aspectos importantes del de la rata o la ratona. En primer lugar, no hay un periodo verdadero de estro en la mujer, por lo cual no hay una etapa en el ciclo menstrual en la cual el epitelio se torne verdaderamentequeratinizado. Al ocurrir la OVUlación,que es el equivalente del estro, el epitelio puede mostrar tendencia a la queratinización, pero a menosqueseexpongaexcesivamentealaire o a otro factor ambiental poco común, no llega a formarqueratina; enconsecuencia,las células de la superficie siempre poseen núcleo. En segundo lugar, las células de las capas más superficiales del epitelio vaginal tienden aacumularabundante glucógeno en el citoplasma,particularmente en la fechade ovulación; el glucógeno tiene dos posibles funciones: 1) puede actuarcomonutrimentopara los espermatozoides durante su paso por este órgano y 2) es fermentado por bacterias en la vagina que lo convierten en ácido láctico, y este medio ácido pro-
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bablemente sea factor importante para conservar un tipo adecuado de flora bacteriana. Papanicolaou ha estudiado a fondo, con el método del frotis, el aspecto de las células que se descaman del revestimiento de la vagina y de la superficie vaginal del cuello del útero. En esencia, la progesterona, que se secreta durante el ciclo menstrual, parececarecer de efectosobre el epiteliovaginal. Sin embargo, la cantidad de estr6geno secretada al ocurrir la ovulación, si bien no basta para producir queratinización, Liene algún efecto.Papanicolaou considera que hay un aumento relativo de las células acidófilasconnúcleopequeñoyobscuro enel frotis vaginal en esta etapa. La adquisición de propiedadesacidófilas porpartede las células epiteliales de la superficie es una manifestación preliminara la queratinización,perohastaaquí llegael proceso. También hay otros requisitos que pueden emplearse. El estudio de células epiteliales descamadas en frotis puede ser útil para precisar la fecha de la ovulación, la eficacia de la estrogenoterapia y para diagnosticar estados atróficos del epitelio vaginal por deficiencia de estrógeno. Se aprovecha la acción de los estrógenosde engrosar, incluso queratinizar el epitelio vaginal en el tratamiento de algunas infecciones vaginales, particularmente las prepuberales, pues en las jóvenes el epitelio es delgado y vulnerable.
GLANDULAS MAMARIAS Desarrolloembriológico. La primera etapa en el desarrollo de las glándulas mamarias en el ser humano ocurre hacia el final de la sexta semana de la
Fig. 26-33. A , Microfotogratía con gran aumento de un frotis vaginal teñido, dela rata en etapa avanzada del metaestro. Obsérvense las células epiteliales nucleadas en el centro y el LOlgulo ir+ rior izquierdo, y los núcleos característicos de los leucocitos polimorfonucleares. B. Microfotografía con gran aumento de un frotis vaginalteñidodela rata en estro. Sólo seobservanescamas de queratina voluminosas, teñidaspálidamente y sin núcleo.
vida embrionaria, cuando en embriones masculinos y femeninos el ectodermo presenta engrosamiento a lo largo de dos líneas, llamadas mamarias que van de l a axila a l a ingle; las células epiteliales tienen Id potencialidad de introducirse en el rnesénquima subyacente en cualquier sitio de la línea mamaria para formar glándulas mamarias. Enel ser humano, por lo regular, la invasi6ndemesénquimasubyacente por células epiteliales destinadas a formar glándulas mamarias ocurre s61n en un sitio en cada línea. Sin embargo, en la mayorparte de los demásmamíferos se desarrollan glándulas mamarias en muchos sitios a lo largo de cada línea, de modo que los animales adquieren dos hileras de glándulas mamarias para alimentar a sus numerosos descendientes. De cuando en cuando, se forman glándulas mamariassupernumerariasen l a línea mamaria en el ser humano (y a veces en otros sitios), y en este caso se llamanpezones o watllas srcper71rlrrrerarios. Entre los pueblos civilizados, las mamas supernumerarias suelen extirparse quirútgicamente por motivos estéticos y de otra indole. El tejido glandular mamario aberrante en las axilas sólo se torna manifiesto cuando el embarazo o la lactaciónproducen hipertrofia. Al desarrollarse el embrión, las células epiteliales situadas a lo largode la línea mamaria,dondese desarrollará la mama, forman un pequeño acúmulo del cual incluso unos 20 cordones separados de células epiteliales se introducen en el mesénquima subyacente en varias direcciones. Cadaunode estos cordones originales de células se convierte en una glbndulaexocrinacompuesta; enconsecuencia, la mama en realidadconsisteen muchasglándulas compuestasseparadas,cadaunade las cuales desembocaporunconducto a través del pezón.Durante la vida fetal los cordones de células que invaden el mesénquima se ramifican en cierta medida y tiendena canalizarse,demodoque al nacer se ha formado un sistema rudimentario de conductos. En el nacimiento no hay diferenciamanifiesta entre el grado de desarrollo de las glándulas mamarias d e la mujer y el varón. Los primeros días de la vida las glándulas del neonato pueden distenderse por ntotivos que explicaremos más adelante, pero este estado cede en breve. Cambios en la pubertad. Al acercarse la pubertad, las mamas de la mujer, que hasta entonces han sido planas, crecen y se tornan más o menos hemisféricas; los pezones se hacen más salientes. Los camb i c x mamariossonunadelascaracterísticassexualessecundariasfemeninas que aparecen en esta etapa. La mayor parte del aumento de las dimensiones depende de que se acumula grasa en el tejido
conectivoentre los 16bulos y loslobulillos. En la pubertad el sistema deconductos epiteliales se desarrolla más allá de la etapa rudimentaria, pero este cambio es menos notable que el aumento de la cantidad de grasa en el tejido conectivo. En esta etapa nosedesarrollanunidades secretorias verdaderas, pues ello debe aguardar hasta la gestacih. En el varcin, durante l a pubertadlasglándulas mamarias suelenexperimentarescasoscambios o ninguno ypermanecenplanas. En casospoco frecuentes, ocurre crecimiento importante semejante al femenino; este estado se llama ginecomastia (gr. gynaikos, mujer, mastos, mama). El estrógeno, probablemente en combinaci6n con algunahormonalactogéna(cuya secreciónparece depender del estrógeno que se presenta en la circulación), produce los cambios de la mama femenina que hemos descrito. La progesterona secretada cíclicamente desde la pubertad en adelante pudiera contribuir. El estrógeno administrado a varones hacequelasglándulasmamariasrudimentariascorniencen a desarrollarse concaracterísticasfemeninas. ESTRUCTURAHISTOLOGICA DE LA MAMA EN REPOSO La mama de la no embarazada, sexualmente madura,se llama rmmn en veposo para diferenciarla de l a que está en crecimiento activo durante l a gestación o la que funciona durante la lactancia. Pezón. Es unaestructura cilindricocónica decolor rosado a rosadocastaño,cubiertade epitelio plano estratificado queratinizado. Muchas papilas de forma irregular se extienden hacia la epidermis desde la dermis y se acercan mucho a la superficie; en consecuencia, sobre las papilas la epidermis puedeser m u y delgada(fig.26-34). El conducto principal de cada una de las muchas glándulas que forma l a mama se llama conducto galactóforo: ascienden atravesando el pezón(fig. 26-34) paradesembocarpor orificios separados en el vértice: los orificios son tan pequeños que no pueden observarse a simple vista. El epitelio que reviste a cada conducto galactóforo, cerca del orificio es semejante al que cubre al pezón. Más profundamente en el pezón, los conductos galactóforos están revestidos de dos capas de células epiteliales cilindricas que apoyan sobre una membrana basal. La substancia del pezón consiste en tejido conectiv o denso y músculo liso (fig.26-34), las fibras del cual estan dispuestas circularmente alrededor de 10s conductos galactóforos paralelamente y a ellos (muy cercanas)al ascender a través del pezón. Tam-
APARATO REPRODUCTOR FEMENZNO
bién hayabundantesvasossanguíneosyterminaciones nerviosas encapsuladas. La epidermis del pezón, al igual que la de la vagina, es sensible a los estrógenos. En relación con el problema de los ”pezones dolorosos” estado que resulta cuando algunas mujeres tratan de amamantar a sus hijos, es interesante señalar que puede no haber estrógeno en una mujer poco después de haber dado a luz. El motivo es que la producción de estrógeno durante la gestación corresponde a la placenta; enconsecuencia, al expulsarselaplacentaen el alumbramiento,desaparece la fuenteprincipalde esta hormona. Eventualmente, los ovarios producirán suficiente estrógeno, pero puede haber un intervalo durante el cual la epidermis del pezón experimente falta de estímulo por estrógeno. En realidad, una clase de pezón doloroso puede atribuirse a deficiencia deestrógeno. Sin embargo,hayalgunas complicaciones(demasiadointrincadaspara explicarlasaquí). al tratardeutilizarestrógenopara engrosar la epidermis de los pezones en mujeres que han comenzado a amamantar. La piel que rodea al pezón, la areola, tiene color rosado; se pigmentaen el embarazoy después ya nunca recupera su tinte original, pues conserva algo depigmento.Debajodelaareolahayglándulas sudoríparas modificadas voluminosas, menos gran-
Conducto
Fig. 26-34. Microfotografíaconmuy poco aumento (ligeramente retocada) de un corte de pezón, perpendicular a la superficie de la piel.
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des y modificadas que las glándulas mamarias, que desembocan en la superficie; se llaman glúndulas areolares (de Montgomery). En la periferia de la areola hay glándulas sebáceas y glándulas sudoríparas voluminosas. Debajo de la areola se advierten fibras de músculo liso dispuestas circular y pependicularmente a la superficie. Conductos. Los conductos galactóforos de las diversas glándulas compuestas de la mama convergen debajo de la areola para entrar en la base del pezón. AI acercarse a este sitio los conductos se dilatan algo y se llaman senos lactíferos (fig. 26-34). En la mama en lactación, estos senos probablemente actúen como reservorios de la leche. Las muchas glándulas compuestas separadas que drenanporconductosgalactóforosindividualesa través del pezón forman cada una un lóbulo de la mama; el lóbulo, a su vez, consiste en muchos lobulillos. En consecuencia,cadaconductogalactóforo principal emite muchas ramas que, como siguen un curso dentro de los lobulillos, se llaman conductos intralobulillares. El parénquimade los lóbulosy los Ióbulillos de la glándula mamaria está en el tejido subcutáneo (aponeurosis superficial). Sin embargo, este parénquima (que, como debe recordarse se desarrolla a partir dela epidermis) no escapa por completo de los límites de la dermis. Recuérdese que la dermis con-
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(
SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
igual que el parénquima epitelial. T a m b i b se acumulagrasaen el tejido conectivoentre el parénquimamamario,la piel suprayacentey la aponeurosis subyacente. En un corte de la mama en reposo, el parénquima epitelial es escaso y consiste únicamente en conductos aislados o pequeiios acúmulosdeconductos muy separados entre sí por tejido conectivo (fig. 2636). La mayor parte de los conductos se observan en corte oblicuo o transversal. De cuando en cuando, se apreciaunconductogalactóforo,pero casi todos los conductos que suelen apreciarse son de los distintos órdenes de ramas que nacen de los conductos galactóforos. Como las ramas de los conductos principales se introducen en los lobulillos que cuelgan, por así decirlo, de los conductos principales, la q a y o r parte de los conductos observados en un corte están dentro de los lobulillos y en consecuencia son intralobulillares (fig. 26-36). Su pared suele cónsistir en dos capas de células epiteliales con citoplasma pálido y núcleo ovalado pálidamente teñido. El diámetro mayor de los núcleos en la capa más interFig. 26-35. Esquemaen el cualseilustralarelaciónque guarna de células suele aisponerse de manera variada, y dan l a s capas de la dermiscon eltejido conectivo mamado. La el de la capa más externa es paralelo al conducto, capa papilar de ladermis y eltejido conectivo intralobulillarde pero varía la disposición de las células epiteliales en la mama son comparables: se representan por sombreado de punestos conductos. Las células epiteliales deloscontos enla ilustración. El tejido conectivo denso (capa reticular de la dermis)seextiendeprofundamente en forma detabiques o li- ductos se apoyan sobre una membrana basal. Cada conducto está rodeado por una túnica de tegamentos que se introducen entre los lóbulos de grasa para continuarse con eltejido conectivo interlobulillardela mama. jido conectivorelativamentecelular,que tiene el grosorde la anchurade un conducto(fig,26-36). Esta capa es equivalente a la capa papilar de la dermis en contacto con la epidermis (fig. 26-35). El tejido conectivo celular que rodea a estos conductos insiste en dos capas, y que la capa papilar, directamente dividualesenungrupodeconductospuedefuadyacente a la epidermis, es más celular y de textura sionarse. Como este tejido conectivo celular que remás fina que la capa reticular, menos celular, viste el conducto está dentro de los lobulillos se llasituada profundamente (fig. 26-35). Cuando los cor- ma intralobulillar. Enél hay abundantes fibroblasdones de epidermis descienden hacia el mesénquima tos y pueden identificarse fácilmente por el núcleo para formar un sistema de conductos de la mama, pálido, voluminoso y ovaladc; (fig. 26-36). También parecenllevarconsigolacapapapilar en desarrollo son componentes normales del tejido conectivo de la dermis de modo que ésta forma una envoltura intralobulillar macrófagos, linfocitos y células plasde tejido conectivo celular para cada conducto (fig. máticas. 26-35), o una envoltura común para grupos de conLos conductosaislados o los grupos de conducductosadyacentesdepequeñocalibre.Además, tos, rodeados de tejido conectivo intralobulillar, están separados por tabicaciones gruesas de tejido coentrelosconductosúnicos o agrupadosenvueltos de esta manera, descienden de la capa reticular de la nectivo intralobulillar, denso y relativamente acelular. Pueden considerarse, como se indica en la figudermisadyacentealamama,fascículosyseparaciones importantes de tejido conectivo menos celu- ra 26-35, prolongaciones profundas de la capa retilar,que separan los lóbulos y los lobulillos entre sí y cular deladermis(lasseparacionesmásgrandes sujetaníntimamente el parénquimamamarioala corresponden a los ligamentos suspensorios de COinterlobuiillar posee piel (fig. 26-35). Los mayores de estos fascículos de oper). El tejido conectivo separacionqs se llaman ligamentos suspensorios de característicamente lóbulos de grasa en su substanCooper. En ellos, se acumula grasa (fig. 26-35), de cia; así pues, la grasa de la mama está sujeta a la modo que mantienen en su sitio la grasa mamaria al piel por tejido conectivo interlobulillar.
APARATO REPRODUCTOR FEMENINO CAMBIOS EN LA MAMA DURANTE LA GESTACION La glándula en reposo co1,sisteen poco más que su sistema de conductos. Al continuar el embarazo, hay gran desarrollo del sistema de conductos y por último en losextremos delas ramas de menor calibre aparecen alveolos secretorios. Al final del quinto mesdel embarazo los lobulillosestánagrupados muy y dilatados por alveolos (fig. 2637, izquierda). El tejidoconectivointralobulillarse disgrega al originarse los alveolos por gemación de los conductos, de modo que finalmente queda reducidoaseparaciones muy delgadas entrealveolos subyacentes; sin embargo, poseen unaabundante red capilar. Los alveolos mismosconsisten enuna solacapa de célulacilíndrica. A vecesse advierten en laperiferiacélulasmioepiteliales. A causa de la grandilatación de loselementos epiteliales dentro de los lobulillos, las separaciones de tejido conectivo interlobulillar se tornan distendidas y adelgazadas (fig. 26-38). La mayorparte del crecimientoepitelial,ocurre antes delfinaldel sexto mesdel embarazo; hay desarrolloulterior,peromuylentamente. Sin embargo, las mamas siguen aumentando de volumen; ello depende principalmente de que las células de los alveolos comienzan a secretar un líquido que los dilata (y en consecuencia a la mama) desdeel interior.
Fig. 26-36. Microfotografíacon poco aumento dela mama en reposo. Los conductosestánrodeados por tejido conectivointralobulillar celular, y los dos lobulillos mostrados están separados y rodeadospor tejido conectivointerlobulillar relativamente acelular.
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Esta secreción no es leche; la leche aparece sólo despuésdel parto, como explicaremos. Factores que producenelcrecimientomamario durante la gestación.Participanvariashormonas, pero es difícil precisar sus acciones porque no todas las especies en las cuales seefectúanexperimentos reaccionan dela misma manera; además, las secreciones de unahormonamodificanlasecreción de otras, y ello dificulta averiguar la acción propia de cada una. Enanimales intactos que reciben suficiente estrbgeno, la glándula mamaria se desarrolla pronto. En algunas especiesel estrógenomismo es suficiente parapreparara las glándulasparafuncionar.Sin embargo, en otras parecenecesitarse progesterona paraproducirdesarrollocompletodelosalveolos secretorios.Seacomosea, el estrógenointerviene indudablemente parareducir el grandesarrollo del componente epitelial de la mama en gestación. Sin embargo, el estrógeno, o una combinación de estrógeno y progesterona,noproducedesarrollo completo de las glándulas mamarias en el animal hipofisectomizado. En consecuencia, cabe suponer que tambiénparticipan en eldesarrollodelasmamasenel embarazohormonashipofisarias o las hormonas de las glándulas blanco que controlan. Hay datos deque colaboranconestrógeno y progesteronaparacausareldesarrollo mamario, homonus delcrecimiento (somatotrofina), hormona lac-
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Fig. 26-37. IMicrofotografía con poco aumento de la mama du:rante el quinto mc'S de embarazo. Los conductos han proliferado y tEn la izquierda han originado alvec110s.
tógena (prolactina)y glucocorticoides suprarrenales. Sin embargo, la adenohipófisis n o es indispensable porque si se practica hipofisectomía en un animal preñado,siempreque la placentapermanezca integra y funcional, las glándulas mamarias seguir&desarrollándose. En estesentidodeberá recordarseque la placentaelaboraunahormona semejantealalactógena (somatomamotrofina) además de otras hormonas. Cuando se conozca mejor cómo distintas hormonas modifican el crecimiento y la función secretoria de las células, deberá ser posible hacer afirmaciones más específicas acerca del papel de las distintas hormonas. Sin embargo, es indudable que el estrógeno es una hormona clave en este aspecto, porque puede producircrecimiento del tejidoglandularmamario incluso aplicado localmente. MAMAS DURANTE LA LACTACION La mayor parte delcrecimiento de lasmamasa partir del sexto mes del embarazo depende de que se acumulesecreción en los alveolos y conductos. Al elaborarse esta secreción, escapa algo del pezón (en mujer que ya ha tenido hijos, ello puede ocurrir en fecha relativamente temprana de la gestación). Esta secreción no es leche sinoun líquidoalgodistinto llamado calostro. Después del parto, el calostrose secreta más abundantemente pero sólo durante dos
o tres días, después de lo cual las mamas comienzan a secretar leche. El calostro posee concentración más alta de proteínas que la leche, pero muy poca grasa. También tiene fragmento de células, incluso células completas de grandes dimensiones. Estas a menudo presentan grasa fagocitada que se llaman cuerpos de calostro. Probablemente estas células sean fagocito5 que han atravesado el epitelio y los alveolos y llegad o al interior. Hoy se acepta, en general, que casi no se secreta leche al amamantar al niño; la leche es secretada y se acumula en los intervalos entre las tetadas.
Estructura histológica de la mama en la lactación Los lobulillos están llenos de alveolos secretorios entre los cuales pueden advertirse tabiques intralobulillares (fig. 26-38). En términos generales, los tabiquesinterlobulillaresestán muy adelgazados; los ilustrados en la figura 26-38 son más anchos que lo acostumbrado. Los alveolos en algunas partesde la mama tienen células cilíndricas altas y en otras células cilíndricas bajas. Algunos alveolos están distendidos por secreción y otros la poseen en medida escasa. Es probable que los alveolos en distintas partes de la mismamamaestén,simultáneamente,endistintas etapas del ciclo secretorio.
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Estructura fina de las células secretorias de la glándula mamaria y proceso de secreción La leche contiene proteínas, grasas, azúcar y sales minerales. El ME comprueba que los alveolos secretorios de la glándula mamaria poseen en la porción más basalde las células el mismoequipo(retículo endoplásmico rugoso) para sintetizar proteínas que otrostipos de célulasquelassecretan. El aparato de Golgi está situado en el lado luminal de las células secretorias, y parece ser que las proteínas sintetizadas en el retículo endoplásmico rugoso llegarían por vesículas de transferencia a los sáculos en la cara de formación del aparato de Golgi. Las proteínas destinadas a ser secretadas salen de la cara madura de las vesículas secretorias de Golgi, que ascienden por la luz y se expulsan por exocitosis. Las mismas vesículas contendrían la lactosa, la que se formaría en el aparato de Golgi. La grasa en la leche es sintetizada en el citoplasma delascélulassecretorias,probablementeen el citosol de manera muy semejante a cuando se sintetiza en los adipocitos (cap. 9). Las gotitas de grasa se desplazan hacia la’ superficie luminal de la célula, de la cual se expulsan. AI salir de la célula quedan rodeadas de la membrana celular que llevan consigo. Durante la preparación de cortes por inclusión en parafina desaparecen las gotitas de grasa del citoplasma, de modo que los espacios que ocupaban se aprecian como vacuolas; son especialmente abun-
Fig. 26-38. Microfotografía con poco aumento de la mama en lalactación. Los lobulillosilustrados,aunquedilatados por s u gran contenido de alveolos, no se han cortado en sus partes más anchas. Los tabiques interlobulillares son más gruesos en este sitio que en la mayor parte del corte.
Fig. 26-39. Microfotografía con gran aumento de una pequeña parte de lobulillo dela mama en la lactación. Se advierte un alveolo en el centro y otro en el ángulo inferior derecho. Hay gotitasde grasa manifiestas en lacélulasecretoria de los alveolos, particularmentedebajo del borde libre.
dantes entre el borde libre y el núcleo de las células alveolares (fig. 26-39).
Causa de la lactación y su conservación La hormona lactógena (prolactina) secretada por las células mamotróficas de la adenohipófisis es la causa principal de que la glándula mamaria secrete leche. En circunstanciasnormales, la actividadde esas células es inhibida por la secreción hipotalámica de factor inhibidor de la prolactina. La prolactina es secretada en pequeña cantidad por las células mamotróficas durante la gestación y la placenta elabora una substancia semejante a la hormona lactógena (somatomatrofina).Probablementecolaboren con el estrógeno para causar el desarrollo mamario. La terminación del embarazo con la expulsión de la placenta tiene muchos efectos, porque la placenta ha estado elaborando varias hormonas que pueden inhibir (por retroalimentación negativa) la secreción de hormonas semejantes o de otrotipo por la madre. Cuando la placenta se expulsa en el parto, desaparece el efecto inhibidor sobre la producción dehormonasmaternas. Una consecuenciapudiera ser que la adenohipófisis comienza a secretar mayor cantidaddehormonalactógena. Además, el amamantamientocreaimpulsos aferentes queactúan sobre el hipotálamo e inhiben la secreción del factor
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inhibidor de la prolactina, la hormona hipotalárnica que suele restringir la actividad secretoria de las células mamotróficas. En consecuencia, mientras continúe el amamantamiento, las células mamotróficas siguen secretando prolactina. La ovulaciónymenstruaciónpuedeninterrumpirse mientras se está amamantando. Sin embargo, ello no es invariable, y la mujer puede embarazarse durante el periodo de lactancia. Es interesante que la gestación no trastorna la lactación bien establecida, de modo que la mujer puede seguir amamantando a un hijo después de haber concebido otro. Célulasmioepiteliales,oxitocina y reflejodeexpulsión de la leche. Como en otras glándulas exocrinas, los alveolos secretorios de las glándulas mamarias están rodeados por una célulaquetiene forma de cesta laxa, con un cuerpo del cual se extienden muchas prolongaciones que rodean al alveolo;estascélulassellaman rnioepiteliales porque tienenorigenepitelialysinembargoposeenfilamentos citoplásmicos semejantes a los de las células de músculo liso. En la figura 7-25 se advierten células mioepiteliales semejantes de alveolos secretorios de la glándula submaxilar. Las glándulas mamarias siguen secretando entre las tetadas de modo que se acumulalecheen el interiordelosalveolosylos conductos. Cuando un niño comienza a mamar, llegan impulsos aferentes los núcleos paraventriculares del hipotálamo (fig. 25-14) y hacen que las células neurosecretorias que contienen, liberen oxitocina en las terminales axónicas del lóbulo posterior de la hipófisis. La oxitocina produce contracción de las células mioepiteliales de la glándula mamaria, lo cual expulsa la secreción de los alveolos hacia los senos lactígenos; la secreción incluso puede salir por el pezón. Sea como sea, el reflejo de expulsión hace que haya leche en el pezón para el niño que lacta. El vaciamiento completo de las mamas al dar el pecho ayuda a conservar, incluso a aumentar, la capacidad funcional, n o 5610 porque los impulsos aferentesimpidenque el hipotálamosecretefactor inhibidor de la prolactina, sino también porque la mayor demanda estimula crecimiento adicional. Conservación delalactación. La lactaciónno puede continuar si falta la corteza suprarrenal, pues necesita glucocorticoides. La hormona tiroidea facilita la lactación, y también se necesita la insulina. Las mamas deben vaciarse regularmente para que se conserve su estructuraycontinúe lasecreción de hormona lactógena. Involución despuCs de la lactancia. Al suspender el amamantamiento, si las mamas no son vaciadas regularmente por otros medios, recuperan gradualmente casi el mismo tipo de estructura microscópica
queteníaantesdecomenzar la gestación. Sin embargo, no vuelven al mismo estado porque persisten algunosalveolos;sinembargo,lamayorpartede losalveolosexperimentaresorciónyloslobulillos secontraen. Las separacionesdeltejidoconectivo interlobulillar vuelven a tornarse gruesas y resistentes. Por motivos estéticos, las mujeres desean conservar lo más posible la forma de las mamas; es importante que las glándulas mamarias reciban sostén adecuado mientras los tabiques interlobúlillares son delgados, particularmente cuando los alveolos están experimentando resorción, cuando los lobulillos están disminuyendo de dimensiones y las separaciones interlobulillares están engrosándose durante los dos o tres meses que siguen a la suspensión de la lactancia. Si los tabiques interlobulillares quedan "fijados" en distensión, las ramas serán excesivamente péndulas. MAMAS DESPUES DELA MENOPAUSIA Ocurren diversasmodificacionesdespués dela menopausia. La tendenciageneral es laatrofiade los componentes epiteliales y de tejido conectivo. La substanciaintercelularparecesufrirdegeneración hialina.Además,aloscambiosatróficosgenerales puedenañadirsecrecimientoirregularycambios secretorios; el epitelio de algunos conductos proliferay el de otros puedensecretaryconvertiralos conductos en quistes. La deficiencia de estrógeno y progesteronaindudablemente es lacausaprincipal de la atrofia progresiva después de la menospausia.
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SISTEMA
Y APARATO DEL CUEIIPO
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Aparato reproductor del varón PARTES Y FUNCIONES
El aparato reproductor del varón (fig. 27-1) consta de lo siguiente: 1) dos gónadas, los testiculos, que producen las células germinativasmasculinas y la hormona sexual masculina; 2 ) el órgano de la cópula, el pene, por el cual las células germinativas se depositan en la vagina; 3 ) un conjunto complicado de tuboslargosquevandesde los testículos hasta el pene y permiten que las células germinativas elaboradas en los testículos maduren y sean almacenadas antes de llegar al pene y 4) algunas glándulas llamadas glándulasaccesorias del varón, con abundante músculo liso en su pared. Estas glándulas, además de brindar un vehículo líquido para transportar las células germinativas, hacen que una mezcla de sus secreciones y las células germinativasmasculinas (llamado semen) sea expulsada con fuerza desde el pene, por contracción refleja del músculo liso de sus paredesdurante el coito(tambiénparticipanalgunos músculos voluntarios), este fenómeno se llama eyaculación. Así pues, el aparato reproductor del varón consiste encuatro clases deestructurasconfunciones algodiferentes.Explicaremosenprimerlugarsus características principales y la relación que guardan entre sí. Algunas características generales de los testículos. Aunque los testículos se desarrollan en el abdomen a partir de las gónadas indiferenciadas del embrión, emigran de modo que en la vida posnatal están contenidos en el escroto, una bolsa que cuelga entre los bordes anterointernos de los muslos (como se observa en la fig. 27-1). Su delgada pared está formada por piel, una capa incompleta de músculo liso (dartos), y algo de tejido subcutáneo. La pared del escroto tiene gran superficie, lo cual permite que su contenido se conserve a temperatura algo inferior a
Fig. 27-1. Esquemade los componentes del aparato reproductor
del varón y sus conexiones.
la corporal. Esta temperatura menor es requisito importante en el ser humano para la producción de célulasgerminativas. El músculodartos en l a pared del escroto se contraecomo respuesta al frío y a otros estímulos; al contraerse, el escroto disminuye de dimensiones y la pared se arruga. Al igual que los ovarios, los testículos tienen función doble de producir células germinativas y hormonas sexuales. Las células germinativas masculinas
nor
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
Cabeza del epldidlmo
,
rectamente). Hay datos que indican que el papel es algo diferente, como explicaremos después. Cada testículo es ovoide de 4 cm a 5 cm de longitud. Está cubierto de una cápsula gruesa llamada ttinicaalbuginea porque contiene abundante tejido fibroso blanco (fig. 27-2). A lo largo del borde posterior de cada testículo, la capa se engruesa mucho y se extiende a la substancia de la glándula una distancia corta para formar una separación incompleta. Como tiende a estar en la mitad de la glándula, esta tabicación incompleta y la parte engrosada de la cápsula de la cual nace se llama mediastino (lat. mediastinum, situado a la mitad) del testículo(fig. 27-2). El mediastino de cada testículo está perforado por Fig. 27-2. Esquema en el que se muestran las partes del testículo y una red de conductos revestidos de epitelio, que forel epidídimo. man la llamada rete testis (fig.27-2). Los tubos seminiferos del testículo desembocan en los espacios de la rete testis. se llaman espermatozoides (gr. s p e m a , semilla; zoCaracterísticasgeneralesdelostubos y túbulos on, animal). El nombre genérico para las substan- conductores. Los espermatozoidesquehayen el cias que tienen actividad de hormona sexual mascu- testículo o la rete testis no son capaces de fecundar. lina es andrógeno (gr. m e r , hombre; gennan, pro- Los espermatozoides terminan su maduración fuera del testículo en tubos extraordinariamente largos y ducir). son principalmente Los testículos tienen dos componentes funcionales tortuosos. Estos cambios Explicareimportantes: los túbulos, de varias células de espe- bioquímicosperodegranimportancia. mos los nombres y la distribución general de los tusor con una longitud de casi 800 metros, están apelos quedeben atravesar los espermatol o t o n a d o ~en ambos testículos (fig. 27-2); son los tu- bospor bos seminiferos. Las células de las capas más interzoides. Los espacios de la rete testis, en la porción supenas se conviertenconstantementeenespermatozoides que quedan en libertad en el interior de los rior del mediastino, drenan en 15 a 20 tubos llamados conductillos eferentes (lat. effere, llevar al extetubos. El segundo componente funcional consiste en rior) que nacen en esta región (fig. 27-2). Atraviesan las célulasintcrsticiales, dispuestas en grupospequeños en el estroma de tejido conectivo entre los la túnica albuginea del testículo y salen por su porción superior. Despuéssiguenuntrayectomuy situbos y producen el andrógeno testicular. La estructura y la función de los testículos son re- nuoso al ascender. Cada tubo está arrollado sobre sí guladas por la adenohipófisis. En el varón, al igual mismo de modo que produce una pequeña estructuque en la mujer, la hipófisis secreta FSH y LH, pero ra en forma de cono. Los conos están unidos por teno de manera cíclica como en la mujer. La pubertad jido conectivo laxo, y en conjunto forman la mayor parte de la cabeza de una estructura semilunar anen el varón resulta deque la adenohipófisis,cogosta que cubre el polo superior del testículo y desmienza asecretar LH; estagonadotrofinaestimula alascélulastesticularesqueproducen hormona ciende por uno de sus lados; como los testículos son masculina; las células que secretan hormonas se Ila- semejantes(gemelos),estaestructuraangostaque los recubre se llama epidídimo (gr. epi, sobre; man células intersticiales (de Leydig) que explicaremos m’ás adelante. Por su acción sobre estas células didymos, gemelos). Cada epidídimo posee cabeza, cuerpo y cola. La especiales, la LH a veces se llama hormona estimudeltestículoy lante de las células intersticiales (ICSH) en el varón. cabezase adaptaalpolosuperior consiste, en esencia, de los conos de los conductillos Por acción de la LH, las células intersticiales secretan el andrógeno testosterona, de la cual depende la contorneados eferentes (fig. 27-2). El cuerpo desaparición de las características sexuales secundarias ciende por el bordeposteroexterno. del testículoy el conductoepididimadel varón en la pubertad. El papel de la FSH no es consisteprincipalmenteen tan sencillo como se consideraba (se suponía que es- rio; este conducto comienza en la cabeza donde delosconductilloseferentes. En el timulaba directamente la producción de células ger- sembocantodos cuerpo del epidídimo sigue un trayecto muy sinuoso minativas masculinas, de modo que la regulaba di-
APARATO REPRODUCTOR DEL VARON
(fig. 27-2). Estaparte,siseextendiera, tendría variosmetros de longitud. En lacola del epidídimo, que alcanzacasi el polo inferior del testículo, el conducto epididimario gradualmente sigue un curso menossinuoso y porúltimosale dela colapara convertirse en conductodeferente (lat. deferre, Ilevar afuera). Como se muestra enlafigura 27-2. El conductodeferente asciendedesdela cola del epidídimo siguiendo el borde posterior del testículo, medialmente al epidídimo.Seacompañadevasos sanguíneos y nervios y recibenrevestimientosque provienen de laparedabdominalanterior,cuya porción interna, más baja atraviesa en la región Ilamada conducto inguinal. El conducto deferente, juntoconlosvasossanguíneos y losnerviosrelacionados y laenvolturaqueobtienede los tejidos de la pared abdominal anterior forman una estructura llamada cordón espermhtico. El conducto deferente, en el cordónespermático,atraviesa el conductoinguinal,quepasaporlosmúsculos y las aponeurosis de la pared del abdomen para entrar en lacavidad abdominal, aunquepermanece debajo del peritoneo de la misma. En este sitio, el conducto deferente pierde su revestimiento y, después de entrar y seguir su trayecto por la pelvis, llega a la superficieposterior de lavejiga(fig. 27-1). En este sitio, a lo largo de la superficie posterior de la vejiga hay un saco con revestimientoepitelialllamado vesícula seminal, que esuna evaginación ciegadel conducto deferente, por fuera del mismo (fig. 27-1). Distalmente alsitio enelcuallavesícula seminal desemboca enel conducto deferente, éste, que se ha convertido en conducto común para el testículo y la vesícula seminal, se llama conducto eyaculador (fig. 27-1). Atraviesa la superficie superior de la próstata, seintroduce enel parénquima de la glándulay desemboca en la uretra, lacuala su vez, sigue SU trayecto por la próstata al pasar de la vejiga al pene. Características generales de las glándulas que brindan el vehículolíquidopara los espermatozoides.El líquidoquese expulsaen la eyaculación es el semen, formado por espermatozoides y un medio líquido, la mayor parte del cual es producido por las vesículas seminales y la próstata. Estas estructuras,además de poseercélulas secretarias epiteliales quebrindan el medio líquido, poseenen la pared abundante músculo liso, y lacontracción reflejarepentina del mismodurante la eyaculación brinda parte de la fuerza necesaria para expulsar el semen. Las vesículas seminales están revestidas de células secretorias dispuestasen grannúmero de pliegues (fig. 27-19). La secreción producida por estas células
987
se acumula en la cavidad de la vesícula, y la congestión resultante de la misma, junto con el llenado de lasglándulas de lapróstata(quedescribiremos),al estimular terminaciones nerviosas aferentes probablemente sea factor muy importante para despertar elimpulso sexual enel varón. La próstata quetieneaproximadamentelasdimensiones y la forma de unacastafia, esuna masa redondeada de músculoliso y tejido conectivo, CUya substancia posee abundantes glándulas tubuloalveolarescompuestas. La próstatarodealaporción proximal de la uretra cuando ésta sale del cuello de lavejiga(fig. 27-1). Las glándulastubuloalveolarescompuestas dela próstata drenan por conductos múltiplesen la porción prostática de la uretra. Pene. La uretraatraviesa el pene paradesembocar ensu extremo. Habitualmente elpene está fláccido y como tal no podría ser órgano de la cópula. Sin embargo, cuando el varón se somete a influencias eróticas suficientes, el pene aumenta mucho de dimensiones y setorna rígido (erección), lo cual permite la cópula. La erección es involuntaria, controladapor el sistemanerviosoautónomo y ocurreporque la mayor parte dela substancia del pene consiste en tejido eréctil, que se dispone en tres cuerposcilíndricoslargos,situadosladoa lado, llamados cuerpos cavernosos, y uno situado medialmentedebajo de ellos, que recibe el nombre de cuerpo cavernoso de la uretra porque contiene a la uretra de un extremoal otro (figs. 27-1 y 27-23). Los cuerpos cavernososposeenabundantescavidades vascularesconectadascon el sistema vascular. Cuando el peneestáfláccido, lascavidadesestán colapsadas y poseen poca sangre, porque la disposiciónvascular esde tal indole que la sangre puede drenar de las cavidades más fácilmente que entrar en ellas. Cuando hay estímulo erótico, llegan al órgano impulsos nerviosos que relajan el músculo liso de las arterias que riegan las cavidades; ello aumenta mucho el volumen de sangre que entra y esta excede a la que puede salir. Cuando las cavidades de los cuerpos cavernosos sedistienden por sangre, se comprimen algunasdelas venas quesuelen drenarla. El resultado neto del aumento delriego arterial y la dificultad para el drenaje venoso es que los cuerpos cavernosos se toman más largos,gruesos, anchos y rectos y, en consecuencia, el pene aumenta de dimensiones ypresentaerección. Por ÚItimo, cuando el músculo liso de las arterias que riegan las cavidades se contrae, la rapidez del drenaje de sangre desde los espacios en el tejido eréctil excede de la rapidez de llenado y, en consecuencia, el órgano vuelve a tornarse fláccido.
988
SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
TESTICULOS
para esta etapa está situado inmediatamente detrás del pefltOne0, es atraído hacia el conducto lngulnal debajo Desarrollo embriológico. Deben consultarse los de- del procesovaginal; este últimoatraviesa el conducto la S I - Inguinal y desciende hacia el escroto (al cualllega aprotalles en los tratadosdeembriologiaDaremos xlmadamente en el sépllmomes o algo después). El gulente expltcación a modo de orlentación. El desarrollo embrlológico del testículo en las cinco testículo, llevando conslgo el conducto deferente, c o n k prlmeras semanasessemejante a 10 descritopara el núa detrás de la pared posterior del proceso vaginal para llegar al escroto poco antes del naclmiento La pared ovario. Lascélulasgerminativasprimordialesemlgran vaginal está tnvaginada por el delsacovitelinoaltestículoendesarrollodurante la posteriordelproceso testículo, de manera que cubre sus paredes laterales y qulnta semana y se incorporan en cordones de células semejantes a las epitellales en el estroma. En este sltio, anleftor al igual que los dos polos. De esta manera, el de las células germinativas se entremezclan con las célu- lesticulo adquiere peritoneo visceral (capa visceral las de los cordones, de modo que cuando estas últimas la túnlca vaginal). El resto del proceso vaglnal está en se conviertenen túbulos, las célulasgermrnatwas pri- su propla mitad en la pared Interna del escroto y forma mordlales (gonocitos) forman parte de la pared. Por últ~- la capa parietal de la túnica vaginal. El conducto por el mo, los gonocitos seconvlertenen las espermatogo- cual el proceso vaginal comunica con la cavidad peritonias de los túbulos seminíferos. Después de la puber- neal se oblitera (ello puede ocurrir antes del nacimiento tad,proliferan comocélulasmadre y muchas se dife- pero suele acontecer después). De cuandoencuando, uno o los dos testículosno rencian y producen espermatozoides. Lascélulas de los cordones sexuales originancélulas de sostén y descienden al escroto durante la vida fetal o Inmediatamente después del nacimiento.Cuando ello ocurre, nutrición de los túbulos seminales llamadas células de puedendetenerse en cualquier sitio deltrayectoque Sertoli. En la séptima semana, los cordones sexuales se deli- normalmente siguen. Este estado de falta de descenso de los testículos se llamacriptorquidia(gr.kryptos, nean claramente y el mesénqulma debajodelepitelio los orchis, testículo). En algunos casos, dela superficie adoptaun aspecto característlco. que oculto; testículos descienden espontáneamente durante la laclndlcaelsitio donde se formará la tilnicaalbuginea gruesa.Lascélulasintersticialesdestinadas a poseer tancia, pero en la mayor parte no lo hacen, y deben tofunción endocrlna también se desarrollan a partir de cé- marse disposlciones para llevarlos al escroto. Es importante que los testículosdesciendanantes de los siete lulas del estroma entre los túbulos epltellales. Los coraños de edad, que es cuando los cordones se convierdones sexuales se continúan con otro grupo de cordones de dlstinto origen embriológico que se organlzan al- ten en tubos semmíferos si los testículos están en el go más profundamente en el testículo, son los predece- medio adecuado. A menos que los testículos lleguen al medro favorable del escroto, no producirán espermatosores de la rete testis. zoides; sin embargo, las células lntersticiales si pueden Para el cuarto mes los cordones de epltello se han separado más netamente del estromaquederwa del producir andrógenos. Se ha descubierto que las hormonasrigen en gran mesodermo. Algunas de las células del estroma forman medidael descenso normal de los testículos. Se decúmulos decélulasintersticialesqueproducenandrógeno durante la vida fetal; en realidad, eltestículo es sarrollan las células intersticiales en número importante mucho más activo en el feto que del nacimiento a la pu- en el cuarto mes; este desarrollo y el crecimiento generalde los testículos en el mlsmo trempo sugieren bertad. En muchos animales, los tabiques que se extlenden estimuloporalgunahormonatrófica.Pareceprobable desde el mediastino hasta la túnica albuginea dividen al que la gonadoirofina placentaria estimule el crecimienórgano en lobulillos. Sin embargo, en el testículo huma- to de los testículos en una etapa temprana de la vida feno los tabiques son Incompletos. De.ntro de los lobulillos tal Sln embargo, como descrlbimos en el capítulo anterior, la gonadotrofina placentaria necesita colaboración lmperfectamente separados los cordones se canalizan en la niñez, aproximadamente en el séptlmo año. Estos de la adenohlpóflsis para que tenga un efecto de hortubos serniníferos se disponenen forma de asas tor- mona luteinizante, de modo que también participaría un tuosas largas (fig 27-2). Donde cada asa se acerca al factor hipofisario para estimular la función de las célumediastino, el tubo se continúa por vlrtud de tubos rec- las intersticlales en la vlda fetal. El andrógeno secretado de esta manera produciría cambios en el conducto tos con la rete testis (fig. 27-2). Descenso y defectos de/ descenso de los inguinal que permiten al testículo atravesar por éI más fácilmente. También facilitaría el desarrollo del escroto testículos. Cada testículo se origina profundamente en el peritoneo en el lado medial del riñón en desarrollo. AI y el conductodeferente.Parecemuyprobablequeel andrógenoelaborado por los testículosfetales sea la y emigrareltesticulocaudalcontinuarlaformación mente, elperitoneosobresaledelapared abdominal causa de los camblos Importantes que permiten el descenso. anterior, Inmediatamente por arrlba del extremo medial delligamentoinguinalhaclael conducto Inguinal. La Aspecto histológico de los testículos desde el nacibolsatubularalargada del perltoneoqueseforma de esta manera se llama proceso vagmal. El testiculo, que miento hasta la pubertad. Las células intersticiales
APARATO REPRODUCTOR VEL VARON
de los testículos no son prominentes durante la niñez (del nacimiento hasta los 10 años de edad). Los tubos seminiferos son pequeños y consisten en dos clases de células, a saber: los gonocitos, que son precursores de las espermatogonias que 0riginarán.a los espermatozoidesylas células desostén. Estas últimas, llamadas células de Sertoli, son abundantes y muestrannúcleoirregularypequeñoycitoplasma vago. Los gonocitos, en número escaso, tienen núcleoredondeadoyperiferianetamentevisible. Durante la adolescencia (entre los 10 y los 1 4 años de edad) losgonocitos, en esta etapallamados espermatogonias, comienzan a proliferar para producir en definitiva espermatozoides. Al propio tiempo, las células de sostén aumentan de volumen y cada una tiene un núcleoirregular,voluminoso,pálidamente teñido y abundante citoplasma que se extiende al interior desde la periferia del tubo, a través de las muchas capas de células que forman espermatozoides hasta el interiordeltubo. Estas células de Sertoli (fig. 27-4, Ser) tienen varias funcionesimportantes: Brindan nutrición a las células germinativas en desarrollo. También proporcionan una barrera(quemásadelantedescribiremos)entre el líquidotisularylascélulasgerminativas en etapas avanzadas de la formación y participan en la pro-
Fig. 27-3. Microfotografía con poco aumento del testículo humano. Se advierten los tubos seminiferos en cortes transversales y oblicuos,separadosentre sí por pequeña cantidad deteiid0 conectivo intersticial. Adviértanse-también10s grupos de céluias intersticiales.
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ducción del líquido tubular muy especializado, Por serfagocitarias,eliminancélulasgerminativasen degeneración y los fragmentos que quedan durante sudesarrollo(cuerposresiduales).Comoveremos, tienen papel indispensable en la formación de espermatozoides. Durante esteperiodo de crecimiento activo, los tubos seminíferos se canalizan y las células intersticiales se advierten netamente de nuevo en el estroma testicular. En la figura 27-3 se muestra un corte de testículo con tubos seminiferos en los cuales está ocurriendo espermatogénesis, además de grupos netos de células intersticiales en el estroma.
ESPERMATOGENESIS Nomenclatura.Espermatogénesis denota el proceso por el cual las células madre espermatogónicas originanespermatozoides,incluyetodas las etapas que ocurren en el tubo seminífero en forma de espermatogonias, que están sobre la membrana basal del tubo, y originan los espermatozoides que por último quedarán en libertad en el interior de los tubos. Tubos serniniferos. En un corte varía su aspecto. La pared es relativamentegruesaporquecontiene abundantes células en todas las etapas de formación de espermatozoides. En un corteen el cual se han seccionadotransversalmentemuchostubosseminíferos el número de células en las paredes varía algo (a juzgar por los núcleos) (fig. 27-3), lo cual sugiere que el proceso de diferenciación que origina formación de espermatozoides está más avanzado en algunossitiosque en otros. En realidad, la etapa final de la espermatogénesis (indicada por la aparición de espermatozoides en la capa más interna) sólo se advertirá en algunosde los tubosenuncorte. Así pues, incluso una mirada superficial al corte sugiere que la espermatogénesis se halla en distintas etapas en diferentes sitios en el trayecto de los tubos seminíferos. Explicaremos en breve estas etapas. Acontecimientosbásicos en la espermatogénesis. Puede considerarse que los cambios que ocurren en las células en las paredes de los túbulos acontecen en dos compartimientos generales: basal cerca de la membrana limitante del tubo y el adluminal hacia la luz (Fawcett). En primer lugar, en el compartimiento basal una espermatogonia experimenta cierto número de divisiones mitósicas. Algunas de cada generación de espermatogoniasproducidasdeestamaneracomienzan a diferenciarse en los 'lamados espermatocitos; 10s demássiguensiendo células madre. POCOdespues de comenzar la diferenciación en espermatoci-
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
tos, las células hijas se alejan de la membrana basal y entran enel compartimiento adluminal, donde se llama espermatocitos primarios (en breve describiremos la morfología de las células que participan). En este sitio,losespermatocitosprimarios experimentan laprimeradivisiónmeióticaqueorigina espermatocitossecundarios, los cuales casiinmediatamentepasan por lasegundadivisión meiótica y se convierten en espemátides, quea su vez, se transforman en espermatozoides por un proceso llamado espermiogénesis. Células que participan en la espermatogénesis
Espermatogonias Como el citoplasma de las células que participan en la espermatogénesis no se tiñebien, las diferenciasentre las célulasobservadascon el MF se fundan en las características del núcleo. Puede ser difícildiferenciartiposparticulares de células muy afines,porque los núcleos tienen aspectovariable según laclase de fijadorempleado y las distintas etapas del ciclo celular. También difieren algo según la especie. Sin embargo, los datos obtenidos de estudios con MF de cortes, y por métodos adicionales queincluyen radioautografía,indican quelas espermatogonias pueden clasificarse en dos tipos principales, llamados A y B. Más adelantedescribiremos la diferencia del aspecto del núcleoentre estas espermatogonias de tipos A y B, primero es necesario señalar que no todos los núcleos de las células de tipo A son semejantes; en realidad,hay dedos clases, que debemos describir. El núcleo de las dos clases de células de tipo A se caracteriza por abundante cromatina de tipo extendidoquesepresenta en forma de gránulosfinos. Sin embargo, estos gránulos están tan dispersosen la clasellamada tipopúlido de célula A que el núcleo es pálido;ello se observa en lafigura 27-4, arriba,izquierda, en lacélulamarcada A. Más hacia la derecha enla mismailustraciónestá un tipo obscuro de célula A ; también estámarcado A. La cromatina del núcleo de las células obscuras de tipo A, si bienes de tipo disperso y no lo bastante condensado paraformaracúmulos,está lo suficientemente condensada para producir tinción apreciable del núcleo. Los tipos pálido y obscuro de células A muestran nucleolos y en los dos casos están cerca de la membrana nuclear. Las células de tipo B están marcadas enlas dos ilustraciones en lapartesuperior de la figura 27-4.
Los núcleosson algo más voluminososque losde las células de tipo A, pero más importante es que la cromatinano estátandispersa como en las células de tipo A; en cambio, suele conglomerar en acúmulos. No se ha dilucidado enel ser humano el papel de lascélulas pálida y obscura de tipo A, pero puede deducirsede loquesesabeacerca decélulas muy semejantes observadas enel mono. Las células pálidas de tipo A en esta especiesonlascélulas madre en renovación;originan las nuevas célulaspálidas de tipo A y las células de tipo B en número prácticamenteigual. En consecuencia, las células pálidas de tipo A captan timidina marcadacontritioantes de dividirse. En cambio, enel adulto sano nunca se ha observado que las célulasobscuras de tipo A captenestemarcador.Clermont, quienhizoestas observaciones, llama a las célulasobscuras ”células dereserva” queen circunstanciasnormalespermanecen inactivas.Sedescubrieron célulasde reserva enla rata, en la cual también,permanecen inactivas amenos que el daño del epitelioseminíferohaga que se dividan y deesta manera originencélulas madre de renovación (Clermont). La forma de enfocar estos hechos sería considerar que las células claras de tipo A son células en ciclos y las células obscuras de tipo A son células idénticas que no presentan ciclos mientras no surja la necesidad de hacerlo. Conservación de la población de células madre en lostestículos. En promedio, la mitaddelascélulas hijas de lasespermatogonias en división de tipo A en el serhumanoseconvierten por diferenciación en células de tipo B, y pierden la potencialidad para producir más células detipo A. El resto persiste en forma de céluIas madre y conserva la formación de lasmismas. Las células de tipo B experimentan mitosis; las células hijas se llaman espermatocitos primarios (P1 en la fig. 27-4).
Divisiones meióticas de los espermatocitos Las características generales de la meiosis se describieron en el capítulo 3 (pág. 84) y se ilustraron en las figuras 3-14 y 3-15. La explicación enel capítulo 3 serefiere específicamente a la meiosisen la mujer, pero los mismos periodos se aplican al varón y logran el mismo fin: disminuirel número de cromosomas dediploide a hapfoide en lascélulas germinativas.Paraevitarrepeticionesinnecesarias noslimitaremosadescribir las características de la meiosis que pueden identificarse en los tubos seminíferos. Puede ser útil consultar frecuentemente lasfiguras 3-14 y 3-15 al leer los incisos siguientes.
Etapa I I
Etapa I
Fig. 27-4. Véaseelpiedefiguraen
la página siguiente.
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Profase dela primera división meiótica. Los espermatocitos primarios se identifican más fácilmente al entrar en la primera división meiótica. La profase deestadivisión esrelativamenteprolongada, pero menos que en la mujer. Se divide en las cinco etapas descritas en el capítulo 3, y en aras de la claridad repasaremos las características importantes de las mismas. La primera se llama leptoter~o.Los cromosomas d (ver en la pág. 51) el significado de este nombre) que \e tornan visibles son delgados y delicados (fig. 274 , L ) , deberecordarse que la últimaduplicación de DNA que ocurre durante el desarrollo de un espermatozoide se efectúa en la fase S del espermatocito primario, ~ z l l t r sde er~travet1 la profase de la primera división meiótica (fig. 3-15). El espermatocitoprimario, antes de comenzar la profase, se llama esper)Iratocito preleptoténico (fig. 27-4, Pl). No se necesita duplicación del DNA antes de la segunda división meiótica porque en ésta el DNA de las células que se dividen disminuye a la mitad alformar células haploides. En la segunda etapa de la profase, de cigoteno ( Z en la fig. 27-4) cada cromosoma d busca su compañero para situarse a su lado (sinapis) y formar un cromosoma divalente. En la tercera etapa, de paq ~ l i t e n o ,los cromosomasdsecondensancada vez más por lo cual son más gruesos y cortos (Pen la fig. 27-4). Antes de describir la siguiente etapa de la profase de la primera divisiónmeióticasegún se observa con elMF mencionaremos una observación hecha con elME en relación con la sinapsis. Cotrlplejossinaptonémicosen los esperrt~atocitos prirnarios. El ME descubrióquecuandoocurresinapsis en los espermatocitos primarios y los ovocitos primarios, a lo largo de la interfase entre los homólogos decada bivalente (figs. 27-5 y 27-6) hay bandas pareadas electrodensas y para1.elas de aproximadamente 60 nm de ancho, separadas por un espacio claro de aproximadamente 100 nm de anchura estas estructuras se llaman complejos sinaptonémicos (gr. sinapsis, reunión; nema, hilo), porque parecen actuar para sostener juntos los cromosomas d homólogos en un complejo estructural. Se han
descrito detalles ulteriores en el complejo sinaptonémico, como una línea media angosta electrodensa y filamentos delicados queatraviesan el espacio. Se adviertenvarios en el núcleo del periodo de paquiteno en las figuras 27-5 y 27-6. Debe advertirse que los complejos sinaptonémicosestánfijados en ambos extremos a la cubierta nuclear (fig. 27-614 y
Dl. En el ser humano, en esta etapa hay 23 complejos sinaptonémicos. Los cromosomas X y Y del varón se aparean sólo en una pequeña distancia; permanecen casi por completo separados en lo que se llama cuerpo XY (vesícula sexual), señalada por Sv en las figuras 27-5 y 27-6. También están fijados en ambos extremos a la cubierta nuclear. Etapas ulteriores en la meiosis. Enla cuarta etapa, de diplofer~o.los dos cromosomas d de cada divalente se separan lo suficiente para ser visibles (fig. 27-4,Di) y pueden advertirse quiasmas. En la quinta y últimaetapade la profase de la primera división meiótica, 'la diacinesis los cromosomas d son aún más gruesos. La célula entra en seguida en la metafase y la primera división meiótica con los cromosomas dispuestos en el plano ecuatorial. En la anafase que sigue, los dos cromosomas d de cada bivalente se separan y desplazan hacia los polos de la célula, uno hacia cada polo (figs. 27-4,Sptc-Im y 3-15A). Durante toda la primera división meiótica los dos cromosomas S de cada cromosoma dpermanecen unidos en los centrómerosdemodoquenoseseparancomo ocurre en la mitosis. En cambio, en la anafase de la primera división meiótica los dos cromosomas d de cada bivalente sencillamente se separan uno de otro (fig.3-15A). El resultado,claroestá, es quecada una de las dos células hijas que se forma en la telofase sólo posee 23 cromosomas en lugar de los 46, esto es, número haploide en lugar de diploide. Las células hijas formadas en la primera división meibtica se llaman espermatocitos secundarios (fig. 27-4,Sptc-11); sonmenoresque los espermatocitos primarios y se sitúan en las capas media y más superficial de los tubos (abajo derecha en la fig. 27-4). Casi inmediatamenteestas células experimentan la segunda división meiótica y por este motivo 10s es-
Fig. 27-4. En la pcigina anterior. Esquemas queilustran las diversasetapasde la diferenciacióndelostubos seminiferos. La5 ilustraciones están ordenadas para demostrar las seis asociaciones celulares típicas que se presentan repetidamente en los tubos seminiferos humanos. Algunos de los nombres utilizados se explican en el texto. Estas seis relaciones (etapas), están marcadas de I a VI. Ser, núcleo de células de Sertoli; A, espeimatogonia de tipo A; S , espermatogonia de tipo B; PI, espermatocitosprimariospreleptoténicos; L, espermatocitosprimarios leptoténicos; Z, espermatocitos primarios cigoténicos; P, espermatocitos primarios paquiténicos; Di, espermatocit o s primarios diploténicos; Sptc-Im, espermatocitos primarios en división; Sptc-11, espermatocitos secundarios en interfase; S, espermátides en diversas etapas de la espermiogénesis; RB, cuerpos residuales. Ver detalles adicionales en el pie de la figura 27-7. (Clermont, Y.: A m . J . h a t . 112:35, 1963.)
APARATO REI'IZODLICTOR
permatocitossecundariosrápidamente se observan eninterfase.Apartede que los espermatocitos secundarios poseenúnicamentenúmerohaploide de cromosomas, la segunda división meiótica es semejante a una mitosis ordinaria, pues entraña separación de los dos cromosomas s de cada cromosoma d de la anafase, como se muestra en la figura 3-15B.
Espermátides Las células hijas de los espermatocitossecundariossellaman espermcitides (S en la fig. 27-4). Al principio son células bastante pequeñas con núcleo redondeado (S enla fig. 27-4, etapas 111 y IV). Pronto se alargan y el núcleo se sitúa en el extremo proximal de la célula (el más cercano a la pared del túbulo). El extremoproximal del núcleo se torna puntiagudo (S en la fig. 27-4, etapas V y VI). Cada espermátide adquiere un flagelo a partir de uno de los dos centríolos situados cerca del extremo redondeado del núcleo. Al describir los estudios con ME de la espermatogénesis daremos detalles adicionales
Fig. 27-5. Micrografía electrónica del núcleo de un espermatocitode rata enla etapa de paquiteno de la profase meiótica. Adviértanse los complejos sinaptonémicos A, B, C, D y E, queseaprecianensu totalidad si se examilos cortes del núcleo nan todos (ver fig. 27-6). Los complejos están unidos a la cubierta o envoltura nuclear (Nu). Dentro de las vesículassexuales (Sv) están los centros de los cromosomas X y Y . (Cortesía de A . Hugenholtz.)
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sobre el desarrollo de la espermátide, pero primero explicaremos el ciclo del epitelioseminífero y las etapas que pueden identificarse.
Ciclo del epitelio seminífero
El nombre de ciclo. Para comprender el significado deeste nombre,debemoscomentar en general acercade los cambios cíclicos de los tejidos. Por ejemplo: en el capítuloanterior mencionamosdos clases de tejidosqueexperimentanciclos. El endometriomuestramodificacionesnotables,generalmente en unperiodode 28 días,llamadas' ciclo menstrual. En segundo lugar, en animales como ratas y ratonas, el epiteliovaginalmuestra un ciclo que se repite cada cuatro días aproximadamente. Diferencias entre los ciclos y el recambio celular. Para evitar confusión debe explicarse que el tiempo que necesita un ciclo en una membrana puede o no ser el mismoque el tiempode recambio de la membrana. La duración del ciclo menstrual es POsiblemente igual para el tiempo de recambio del en-
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SISTEMAS
Y APAIiATOS DEL CUEIiPO los conocimientos acerca del ciclo tuvieron que ob-
Fig. 27-6. Esquema de la reconstruccihn con ME del núcleo completo que 5e observa en l a figura 27-5. Hay 20 complejos sinaptonémicos en el núcleo peroshlo se muestran los cinco visibles en la figura 27-5, identificados como A, B, C, D y E . Cada complejo representa a un conjunto de cromosomas d apareados, posee centrómero (Ce) y está unido por ambos extremos a la cubierta nuclear. A es el par más largo de cromosomas y C y E son los cromosornas asociados con nucléolo (No). La vesícula sexual (Sv) contiene el armaz6n de los cromosomas X y Y, que poseen P. Moens.) una regi6n pareadapequeña.(Cortesíade
dometrio, porque casi todo el grosor de éste se pierde en la menstruación; por ello, en cada ciclo menstrual casi todo el endometriose deberegenerar a partir del restante. Pero, la duración de un ciclo en el epitelioseminífero no es igual que su tiempo de recambio, porque sólo una pequefia fracción de las células de la membrana se pierden en cada ciclo, las que se han convertido en espermatozoides maduros. Entonces, cabepreguntarsequé es un ciclo del epitelio seminífero. Ello se explicaría fácilmente si se observara de manera constante el mismo sitio en un tubo seminífero horaahoraydíaadía. Si ello fueseposible,prontoseadvertiríaque difiere la composicióncelular en el sitio y, después de pasar por una serie de cambios, por último recuperaría la constitución celular observada al comenzar el estudio. Así, el epitelio de este sitio ha pasado por un ciclo, y el tiemponecesario paraque ello ocurra sería la duración de un ciclo del epitelio seminífero. Sin embargo, como es imposible observar el mismo sitio en un tubo seminíferoviviente durantedías,
tenerse con métodos másindirectosque explicaremos. Relaciones celulares en el epitelio seminal y cómo se modifican durante un ciclo. Este tema se investigó inicialmente a fondo en animales de laboratorio. En muchosde ellos se descubrióque los cortes transversales de tubos seminiferos efectuados en distintos sitios en el mismo tubo presentaban el mismo aspecto. Los espermatozoides maduros sólo seobservaban en algunos sitios y no en otros lo cual indicaba que la espermatogénesis estaba más avanzada en determinados lugares del tubo que en otros. Además, también diferían en distintos lugares el númeroy el estadode desarrollo de las células más profundas de la pared del tubo. De hecho, Leblond yClermont inicialmentedescribieron 1 4 aspectos característicosy diferentes (asociaciotles celulares), que podían advertirse en cortes transversales de los túbulos seminíferos de la rata. En otros animales pequeños se demostró el mismo fenómeno. Los investigadores dedujeronquelas diversasasociaciones celulares apreciadas en distintos sitios a lo largo del tubo manifestaban distinta etapa de un proceso por virtud del cual se desarrollaban espermatozoides. Con estos conocimientos, es fácil comprender que una asociacióncelular particular en unsitiodeterminado, en un momento dado se modificará y que tarde o temprano la misma asociación celular reaparecerá en este sitio. El tiempo que se toma para reaparecer sería, claro está, el tiempo que necesita un ciclo del epitelio seminífero o seminal. Al estudiar el epitelio seminífero de los tubos del ser humano las asociaciones celulares no parecieron tan claras. Ello depende de que en el ser humano las asociaciones celulares no están distribuidas en distintos sitios en el trayecto de los tubos como en los animales de laboratorio; en cambio,sepresentan con otras asociaciones en el mismo corte trarlsversal de un tubo, y cada asociación ocupa un sector bastante neto del corte transversal. Además, se apreció que en los tubos del ser humano se advierten seis asociaciones, marcadas I a VI en la figura 27-4, en la cual se muestran las diversas clases de células observadas en cada una. La diferenciación entre distintas células se fundó casi exclusivamente en la morfologíanuclear y al precisar la etapade la meiosis donde se encontraban. Las seis etapas también se ilustran en la figura 27-7, en la cual se aprecian periodosdiferentesen la circunferencia de un tuboseparadosentre sí. La figura 27-7 incluye descripción de los tipos celulares apreciados en cada etapa. (Los detalles histológicos de las células en cada etapa pueden consultarse en !a fig. 27-4.) Las dos
figuras se tomaron de los trabajos de Clermont, cuyas publicaciones debe leer quien desee más datos. El que la espermatogénesis consista en etapas bien definidas no debe hacer p e n s x que la asociación celularadvertida en unaetapa se transformainmediatamente en la apreciada en la siguiente, sino que los cambios ocurren en el epitelio seminal de manera rítmica.
Cálculo de la duración total de la espermatogénesis y de la duración deun ciclo. Sólo daremos nocionesgenerales al respecto. En los procedimientos ideadosporClermonty Leblond paraprecisar la duraciónde la espermatogénesis o la duración del ciclo del epitelio, se aprovecha que las únicas célulasqueduplican el DNA en el epitelioseminífero son las espermatogonias y los espermatocitos prima-
Fig. 27-7. Microfotografiasconpocoaumentodetubosseminiferos humanosen sección transversal ( A ) y longitudinal (B), en las cuales se muestra ladistribuc1í)n de las asociaciones (etapas) celulares del ciclo del epitelio seminífero. Se identifican las seis etapas ilustradas en la figura 27-4. Explicaremos los detalles. Etapa I (observada en A ) : espermatogonias, espermatocitos paquiténicos y dos generaciones & espermátides (una con núcleos esféricos y la segunda con núcleos condensados alargados). Etapu I1 (seobserva en B ) : espermatogonias,espermatocitospaquiténicos, espermátides jóvenes con núcleos esféricos y espermátides en maduración que están ellminando su citoplasma residual. Etapa 111 (A y B): espermatogonias,espermatocitospreleptoténicos, espermatocitos paquiténicos y espermátides con núcleos esféricos. Etapa 1V ( A y B): espermatogonias,espermatocitosleptoténicos y paquiténicos y espermátides con núcleo algo alargado. Etapa V (B): espermatogonias, espermatocitos leptoténicos o cigoténicos, espermatocitos paquiténicos y espermátides con núcleos alargados. Etapa VI (A): espermatogonias, espermatocitos paquiténicos tempranos, división de maduración de los espermatocitos primarios y espermátides con núcleos alargados. Adviértase que el orden de las etapas enel ciclo que se observan alrededor de laluzes variable (no consecutivo). (Clermont, Y.: Am. J. Anat., 112:35, 1963.)
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riospreleptoténicos. Ello significa que si el epitelio seminífero dispone de timidina marcada durante un breve lapso, las únicas células que la captarán serán las espermatogonias y los espermatocitos primarios preleptoténicos que se hallan en la fase S del ciclo celular. En consecuencia, si se advierte marcador en cualquier célula dela serieespermáticadespués de administrar timidina marcada, se habrá incorporado a la etapa de espermatogonia o de espermatocito primario preleptoténico. Precisar la duración total de la espermatogénesis es de alguna manera más f6cil que calcular la duraci6n del ciclo. En el primercaso, el procedimiento consistiría en precisar el lapso después del marcado cuando se advierte marcador en los espermatozoides maduros (testiculares). Los primeros espermatozo:des marcados que se observan se habrán originado de espermatocitos primarios preleptoténicos marcados, porque se necesita más tiempo p a r a que una espermatogonia marcada origine un espermatozoide marcado que para que lo haga un espermatocito primario leptoténico. Ello debe tomarse en cuenta al calcular la duración de la espermatogénesis, que en el ser humano se ha calculado en aproximadamente 64 días. Precisar la duración de un ciclo del epitelio seminífero por radioautografía es complejo. En términosgenerales,depende dedescubririnmediatamente después de administrar el marcador, algunos espermatocitos primarios preleptoténicos que no sólo se han marcado sino se hallan en una asociación celularinexplicable. En las radioautografíaspreparadas con muestras sucesivas, pudiera deducirse que cuando reaparecen las células marcadas en una asociacióncelularidéntica, habráocurrido un ciclo completo. Sin embargo, la estimaciónexacta de la duración del ciclo debe tomar en cuenta que las etapas del misrno n o tienen igual duración, por lo cual debenprecisarse. De lo contrario,pudiera suceder que una célula marcada estuviera comenzando una etapaparticular al observarlay otra se hallara en una parteavanzadade la etapa. Según resultaron lascosas, la etapacuando los espermatocitospreleptoténicos se hallan en fase S tiene duración breve (etapa 111). Valiéndose de estudios radioautográficos se comprobóque el proceso de la espermatogénesis abarcacuatro ciclos, cuya duración es de 16 días (más o menos un día). Por ejemplo, el progreso de la espermatogonia a la etapa de espermatozoide necesita 4 X 16 = 64 días,que es la duración de la espermatogénesis.Quien desee másdatospuede Tonsultar la bibliografía bajo el epígrafe de estructuras y distribuciones en la espermatogénesis.
Estudios con ME de las células que participan en la espermatogénesis En esta explicación de la espermatogénesis según se observa con el microscopio fotónico, hemos descrito las diversas células que participan como si fuesenentidadesseparadas,loqueparecenser al examinarlas con este instrumento. Sin embargo, los estudios con ME han comprobado que no están separadas sino conectadas entre sí por puentes interpor qué se celulares, y ello bien pudieraexplicar comportan como grupos y no como células individuales. Los puentescitoplásmicosson el resultado de que las células hijas producidas en cada división sucesivanose separanporcompletouna de otra. En la telofase corriente,apareceunsurcode segmentación en el citoplasma entre los núcleos de las células hijas y se profundiza hasta que su citoplasma está completamente separado. En la espermatogénesis la separación se detiene de manera permanenteaproximadamente en el periodoilustradoen la figura 2-19 y , en consecuencia, las células que se dividen siguen conectadasunaconotra. Las divisionesulteriores de las células comunicadashacen quetodaslasque se forman esténunidasmutuamente. En la figura 27-8 se muestran cinco células unidas por puentes. Las diversas generaciones de células conectadas por puentes citoplásmicos deben considerarse como una clase de sincitio (que significa masamultinucleada de citoplasma). Sin embargo, a diferencia del sincitio formado por células adyacentes que se fusionan, esta clase se desarroila a partir de una sola célula y, en consecuencia, es un clono de tipo Único. Comolas células endivisiónsiguenconectadas por puentes, cabe estudiar el desarrollo de las células espermatógenas en relación con la magnitud de losgrupos,comoinformaronen la rataMoensy Go. El comienzo del fenómeno no se conoce a fondo; se supone que espermatogonias de tipo A aisladas en alguna etapa (A0 en la fig. 27-9) se dividen para producir un doblete (a la derecha de A0 en la fig. 27-9) cuyas células se dividen para producir cadenas de espermatogonias de tipo A. En el esquema (fig. 27-9) los puentes que ya se presentaban en una cadena previa se han dibujado con líneas gruesas, y los nuevos con líneas más delgadas. Cuando las espermatogonias se convierten en espermatocitos, el sincitio se aleja del compartimiento basal y llega al adluminal. Siguen la primeray la segundadivisionesmeióticas, y entonces el sincitiosedisgrega en segmentos más pequeños al dejar de persistir segmentos de alplnos o todos los puentes de la meiosis 1.
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Fig. 27-8. Micrografíaelectrónica de un espermatocito preleptoténico que muestra cuatro de los cinco puentes en el plano de corte; los puentesestánseñalados por flechas. Nu, núcleo: S, células de Sertoli.(Cortesía de A . Hugensholtz.)
Las divisiones en un sincitiodeterminadoson sincrónicas, pero pocas células no se dividen. El sincitio de espermatocitosilustrado enla parte superior de la figura 27-9 fue observado por Moens; los demás se dedujeron de él. El cuadro es de tal indole quealgunas delas células, por ejemplo, las señaladasporflechas en los dosesquemassuperiores, pueden nohabersedividido. Espermiogénesis: transformación deespermátides en espermatozoides. Lasespermátidesestán envueltas por citoplasma de célulasde Sertoli y, cerca de laluzdel tubo (como explicaremos al hablar de las células de Sertoli) se convierten en espermatozoides. En este proceso por último se despegan uno de otro y seconvierten en células libres.
Una esperrnútide neoformada(fig. 27-10,a) tiene núcleo redondeado central, zona de Golgi bien limitada cerca del núcleo, abundantes mitocondrias granulosas y un par de centríolos pequeños. La formación del espermatozoide entraña cambios complicados en todas estas estructuras. El primer signode la metamorfosis se advierte en lazonadeGolgi, por formaci6n de un gránulo denso en la superficie de la cubiertanuclear(fig. 27-10,b). Se llama grúnulo acrosórnico porqueseforma en el extremo (gr. akron, extremidad) del núcleo. Sus derivados dan positiva la reacción de PAS lo cual indicaqueposeen carbohidratos. El gránulo acrosómico que crece sediferenciaen dos partes: 1 ) acrosorna, que es el hemisferio pequeño en el extremo anterior del
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DEL CUERPO
mitad de la superficie nuclear. Una vez que el acrosoma y la caperuza kistema acrosómico) están bien Esperrnatocttos desarrollados, la zona de Golgi (fig. 27-11) se despega de la caperuza y forma la "zona de Golgi" decidual(fig. 27-10,d, e ) . AI desarrollarse el sistema acrosómico, un centriolo (señalado la en fig, 27-10,a) se separa de la membrana nuclear en un sitio opuesto al acrosoma (fig. 27-10,b y c ) y origina el órgano de propulsión del espermatozoide futuro, el flagelo (señalado en la fig. 27-10,c y d ) . Aparece una estructura adicional que rodea al flagelo, el Ilamado tubocandal, constituidoporfilamentos citoplásmicos unidos a la membrana nuclear (fig. 27Espermatogowos B 10,d). El acrosomay la caperuza se orientan hacia la membrana basal del tubo seminífero, lo cual se acompañadedesplazamiento del núcleo en el citoplasma de la espermátide hacia la membrana celular(fig.27-10,e).Después el núcleo secondensa t progresivamente y adopta forma aplanada alargada (fig. 27-12). El extremo anterior es relativamente puntiagudo observado de perfil pero redondeado de frente (fig. 27-10,g y h ) . Enla superficie del núcleo, el acrosomaseconfundecon la caperuza o capuchón del cual no puede diferenciarse (fig. 27-10). Mientrastanto,aparece un pequeñoanilloalrededor del flagelo cerca del centríolo; una vez formado, se desliza a lo largo del flagelo en un pequeño trayecto (fig. 27-10,e y f ) . Las mitocondrias comienzan a desplazarse hacia la parte del flagelo entre el centríolo y el anillo (fig. 27-l0,f, g y h ) . Se disponencircunferencialmenteen la periferia de flagelo, muy cercanas entre sí, lo cual forma la vairla mitocordrial helicoidal semejante a collar que caracteriza a la pieza intermedia del espermatozoide futuro. Al completar la espermátide su desarrollo, el excedente citoplásmico no utilizado para la formación del espermatozoide se desprende en forma de cuerpo residua[, que es fagocitadopor una célula deSertoli. Fig. 27-9. Esquema del desarrollo sincitial de los espermatociSólo queda del citoplasmaunacapamuydelgada tos. Las células siguen conectadas por puentes citoplásmicos desque cubre al núcleo, pieza intermedia y cola (exceppués de mitosis consecutivas. La primera divisibn origina =permatogonias de tipo A seguidas de espermatogonias intermedias to en su extremo). (intermedio) y de tipo B. La división ulterior produce espermatoLa estructura básica del flagelo (pieza intermedia citvsqueexperimentan las dos divisionesmelbticas.Aunque la y cola) es la de un cilio por cuanto el número y la divisi6n es sincrónicapara las células del sincitioconsideradas por flechas) se dividen. Los disposición de los nzicrotúbulos son iguales (fig. globalmente,algunas(señaladas puentes que persisten de divisiones previas se muestran con línea 5-53). Sin embargo, por fuera del anillo de 9 microgruesa.(Cortesíade P. Moens.) túbulosdobleshayademásvarias fibrasgruesas (fibras densas exterrzas), nueve en la porción proximal de flagelo, y una vaina fibrosa, por lo cual el núcleo (fig. 27-10,c) y 2) caperuza o capuchón cefú- flagelo del espermatozoide difiere en estructura del cilio común. El resultado neto de la transformación lico, unaestructura semejante amembranaquese (metamorfosis) de una espermátide es que el esperdesarrollaalrededor del acrosomaenalsuperficie matozoide aunque mucho menor, conserva el comde la membrana nuclear (figs. 27-10,c y d y 27-11). La caperuza por último cubre aproximadamente la ponente nuclear en la cabeza, parten del aparato de
Fig. 27-10, Esquemas en los cuales
se muestran las etapas sucesivas en la transformación del espermitide e11 rspermacozoiaes. (Según Clermont, Y . , y Leblond, C . P . : A m . J. h a t . , 96:229,1955.)
Golgi en el sistema acrosbmico, mitocondrias en la pieza intermedia y los centríolos, estos últimos participan en la formación del huso cuandoocurre la división en el Óvub fecundado. El espermatozoide de esta manera aporta componentes citoplásmicos y
nucleares alhuevo. El sistema acrosómicocontiene varias enzimas lisosómicas, hialuronidasa y una enzima semejante a la tripsina; se considera que participan en el fenómeno de penetración del espermatozoide por la corona radiante y la zona pelúcida del
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Zona de Golgl
Fig. 27-11. Micrografía electrhnica ( X 20 000) de la cabeza de una espermátide humana (que correspondea la fig. 27-1O,c), en la cualseobservannúcleo,zona de Golgi y sistema acrosnmico. El gránulo acrosómico está dentro de unaestructuravesicular, la caperuza, enel extremo anterior de la D. membrananuclear.(Fawcett, W. y Burgos, M. H.: Ciba FoundationColloquia on Ageing. vol. 2, pág. 86. Londres, Churchil, 1956.)
Cubiertanuclear
óvulo. Cuando están completamente formados, los espermatozoides se separan de las células de Sertoli y entran en la luz del tubo seminífero. Aunque su flagelo se mueve,estosespermatozoidesprobablemente no seanmuy móviles,yprobablementese desplacenpasivamentepor el sistemadetúbulos hastallegaralacoladelepidídimo;entonces adquieren movilidad activa y por "latigazo" de la cola puedenmoverse 2 mm o 3 mm porminuto. Se suponía que ello permitía que se desplazaran en el aparato reproductor de la mujer al ser depositados en la vagina. Sin embargo,hoyseacepta que su movimiento en el aparato genital de la mujer depende de otros factores además de la m kilidad de los espermatozoides.Contribuyenengran medidalas contracciones segmentarias y peristálticas de la pared de los oviductos, y quizá en algunas especies la acción ciliar. Los espermatozoidesfueronobservados inicialmente con el microscopio por Ham, un joven médico que trabajaba con Leeuwenhoek en el siglo XvII (verMuys;Halbertsma) y aquienLeeuwenhoek describió como un hombre muy modesto. La espermiogénesisocurre en unmicroarnbiente distinto de aquel en que proliferan las espermatogonias para diferenciarse en espermatocitos primarios. Más adelante explicaremos este tema.
Pared de los tubos seminiferos Células mioides. Las paredescelulares
de los tu-
bos seminiferos están rodeadas por membrana basal
del tipohabitual.Inmediatamenteporfuera de la membrana basal hay una envoltura de tejido conectivo laxo que contiene una sola capa continua de células rnioides (gr. mys, míísculo; eidos, forma). En ratas y ratones estas células están bien desarrolladas y son contráctiles, de modo que los tubos seminíferos experimentan contracciones rítmicas suaves. Las células humanas son planas y guardan pocasemejanza ( o ninguna) con las células de músculo liso a las que inicialmente se consideró, se parecían. Contienen microfilamentos de actina. Células de Sertoli. El núcleo de forma irregular y escotado de las células de Sertoli se identifica fácilmentecon el MF. El ME hacomprobadoque las estructuras basófilas observadas a cada lado del nucléolo prominente son masas netas redondeadas de cromatina asociada al nucléolo; pueden producir la impresión de que el nucléolo es una estructura triple. El citoplasma contiene los organitos de costumbre ymásretículoendoplásmico liso queretículoendoplásmico rugoso. Las pilas de Golgi son extensas yformanuna red interconectadacomplicada. Se han descrito disposiciones concéntricas de membra-
bos. El motivo de lo anterior es que las espermatogonias situadas entre las células de Sertoli a lo largo de la membrana basal quedan cubiertas por las células de Sertoli mucho más altas. Las membranas celulares de las células de Sertoli adyacentes en la regiónestánunidas por unionesestrechas(zónula ocluyente). Ello tiene efectos importantes. En primer lugar, las unionesestrechas forman una separación entre el compartimiento basal (quecontiene espermatogonias) y el compartimiento adluminal (con espermatocitos en divisiónytambién espermátides). En consecuencia,lasespermatogoniasque se apoyansobre la membranabasal tienen suministro magnífico de alimentos, pero las células más cercanasa la luz del tubo no tienen acceso directo al líquido tisular porque las uniones estrechas impiden que éste se infiltre entre las células de Sertoli adyacentes para llegar aellas. En consecuencia, los espermatocitos en división, las espermátides y los espennatozoides deben obtener los nutrimentos indirectamente por el citoplasma de las células de Sertoli. El líquidoen el interior de los tubosseminíferos tambiénprovienedelascélulasdeSertoli. Así pues, las uniones estrechas entre las células de Sertoli forman una barrera hematotesticular que divide de manera eficaz el microambiente de la porción interna de la pared del tubo seminífero del de la porción externa. En consecuencia, se explica que los estudios efectuados hacelargotiempocon el MF destacaran l a intima relación entre las células de Sertoli y l a descendencia en diferenciación de las espermatogonias, y a las células de Sertoli se les llamó células nodriza. El ME descubrió que estas células descendientes (o partes de ellas)conservansupropiamembrana celular y están en hundimiento revestido con membrana en el citoplasma de las células de Sertoli. Por ejemplo, las espermátides, si bien parecen estar en el citoplasmade las célulasdeSertoli,muestranasu alrededor dos membranas celulares, una que pertenece a la espermátidey la segundaa la célula de Sertoli. Las membranas están separadas por espacio intercelular. Consideraciones funcionales sobre la barrera kernatotesticuhr. La conservación de la barrera hematotesticular se complica porque conforme lasoleaFig. 27-12. Micrografiaelectrónica ( x 25 000) de la cabezade dassucesivasde Células germinativas en diferenunaespermátidehumanaen el periododedesarrollocorresponciación pasan del compartimiento basal al adlumidientea la figura 27-1Og. El núcleoahora es más electrodensoy rial, tienen que atravesar la zona de uniones estrecomprimido contra la membrana celular. Adviértase que está chas, ~ 1 1 ~ que las uniones se abran y se adoptando forma alargada. La caperuzaaún es visible, pero ya cierren, o que desaparezcan o vuelvanaformarse no puede identificarse el acrosoma. En el hngulo inferior derecho del núcleoseextiendeunflagelo bien desarrollado.(Fawcett, D. para conservar la permeabilidad de la barrera. W. y Burgos, M. H.: CibaFoundationColloquia on Ageing,vol. Las finalidades principales de que haya una barre2 , pág. 86. Londres. Churchil, 1956.) hematotesticular ra ininterrumpida parecen las ser
na de superficie lisa alrededor de las gotitas lípidas que se observancaracterísticamenteen el citoplasma. También es frecuente observar filamentos y lipofucsina.Asimismo, se observanlisosomas, necesariospara la degradación de materialfagocitado comocuerpos residualesdeespermatozoidesy, en las células de Sertoli del ser humano, cuerpos cristaloides de inclusión. Barrera kematotesticular. El líquidotisularylas substancias que contiene atraviesa la membrana basal y bañan la capa basal de la pared celular del tub o . El líquido deriva, claro está, de los capilares en el tejido intersticial entre los tubos. Sin embargo,nohay el mismoaccesolibredel líquido tisular (y de las substancias en disolución en el mismo) para las células en etapas ulteriores de la espermatogénesis(espermatocitosleptoténicos,espermátides y espermatozoides),quenoestánen contacto con la membrana basal que rodea a los tu-
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Y APARATOS DEL
CUERPO
siguientes: 1) pudieraayudaraconservar la clase adecuada de medio líquido para la utilización de células espermáticas en términos de nutrientes y hormonas,quenoseríanobligadamente los mismos que se observan en otros sitios del cuerpo. 2) Esta barrera aislaría y de esta manera protegería a las célulasespermáticas en diferenciacióndecualquier substancia lesiva que pudiera entrar en la sangre. 3) Conservar las células espermáticas en diferenciación circunscritas al compartimientoadluminal especial detrásdeunabarrera depermeabilidadimpediría quesusantígenosllegaranalcuerpoconsiderados globalmente. Ello, claro está, disminuiría el peligro dequeocurrierareacciónautoinmunitariaa cualquiera de los antígenos nuevos que pudieran expresarsecuando comienzan aproducirseespermatozoides después de la pubertad (el varón no tendría tolerancia para estos antígenos porque los espermatozoides se forman antes de esta fecha). 4) Enel caso de que entraran en la economía antígenos de células de la serie espermática (lo que ocurre a veces, por ejemplo, después de la vasectomía), una barrera eficaz serviría para proteger las células espermáticas endiferenciación contracualquieranticuerpo que pudiera elaborarse contra sus antígenos. Efectos de la FSH sobre las células de Sertoli. Inicialmente se consideró que como la FSH controlaba el desarrollo de los folículos ováricos que contienen las células germinativas femeninas, en el varón regularía la acción de las células germinativas en los tubosseminíferos. Sin embargo, pronto se advirtió que podría ocurrir espermatogénesis sin que hubiera FSH si el animal disponía de testosterona. Desde el descubrimientomásrecientedereceptoresdehormonas y AMP cíclico, se advirtió que la célula de Sertoli conjuga FSH y ello motiva la formación de AMP cíclico, el cual, a su vez, actúa en la célula de Sertoli y produce síntesis de una proteína especial que puede conjugar andrógeno (proteína conjugadora de andrógeno o PCA). Esta proteína esla causa deque las células de Sertoli tengan la facultadde conservar la alta concentración de endrógenos necesaria para la espermatogénesis. En consecuencia, la FSH actúa de manera indirecta para fomentar la espermatogénesis. Mecanismosderetroalimentaciónnegativa en el varón. Como en la mujer hay mecanismos de retroalimentación que regulan la secreción de FSH y LH, cabría suponer que también los habría en el varón y, de hecho, se comprobó que la secreción de LH por la adenohipófisis aumentabaal disminuir la concentraciónsanguíneadetestosteronaydisminuíapor la concentraciónaltadeestahormona. Hoy se considera que la testosterona regula la secre-
ciónde LH para actuar directamente sobre la adenohipófisis yactuarindirectamentepor la vía del hipotálamo. H a sido más difícil dilucidar la situacijn respecto a FSH. Aunque nohabía hormona elaborada en los testículos que se hubiese comprobado regulara la secreción de FSH, los datos obtenidos de cuando en cuandoindicaron que podría extraerse de los testículos algoquedisminuía la secreciónde FSH. El interés en la posibilidad de que hubiese algún agente conesteefecto aumentó al descubrirseque la FSH estimulaba la captación de testosterona por las células de Sertoli, porque planteó la posibilidad de que esteagente tuviese efectoanticonceptivoaladministrarlo en varones. Se supone que actuaría al disminuir la captación de testosteronapor las células de Sertoli y, en consecuencia, por esta acción haría que la concentración de testosterona en las células, y en consecuencia en los túbulos seminíferos, disminuyera por debajo del mínimo necesario para la espermatogénesis.Además, un agentedeestaindole no disminuiría la secreción de testosterona en el varón y, por ello, tampoco afectaría las características tendencias ycomportamiento sexualesmasculinas, puessencillamentetendríaefectolocalenrelación con la produccióndeespermatozoides.Investigacionesrelativamente recientes handescubierto un agenteen preparados testicularesquedisminuye la secreción de FSH, parece ser elaborado en los testículos y se ha llamado inhibina. Es probable que sea un polipéptido, pero no se han precisado su origen,acciones y eficacia paradisminuir la producción de espermatozoides. Otros factores que afectan a la espermatogénesis Ya señalamos que la espermatogénesis no ocurre normalmente a menos que los testículosseconserven en una temperatura algo inferior a la del cuerpo en general. La capacidad de los ovarios para producir células germinativas maduras termina más o menos repentinamente, por lo regular entre los 45 y los 50 años de edad. Sin embargo, en el varón al aumentar la edad sólo suele haber disminución lenta de la capacidad de los túbulos seminíferos para producir células germinativas maduras, y se han registrado casos de varones que han tenido hijos en edad muy avanzada. Las vitaminas A y E se necesitan en particular en dosis adecuadas en la dieta para que la espermatogénesis sea normal.
APARATO REPRODUCTOX DEL VARON
Factores que afectan a la morfología de los espermatozoides Los espermatozoidesnormalessonmorfológicamente, una población muy homogénea, y cada uno tiene estructura muy definida que depende de la especie. Porejemplo, la cabezadelespermatozoide humano tiene la forma de un elipsoide aplanado, en tanto que en el ratón tiene forma de gancho. Dentro de la cabeza del espermatozoide está el complementocromosómicohaploidede la especie. Está comprobado que la cabeza es muy rígida, de gran densidad y resistente a gran número de agentes físicos y químicos, un empaque ideal parasucontenidotan importante. Enel eyaculadode un donadorsanolamayor parte de los espermatozoides tienen morfología normal. Sin embargo,unporcentajeimportante presentanmorfologíaanormal,aproximadamente20%a 25% en el ser humano; en el ratón, son anormales 1% a 16%, según la cepa. Sin embargo, en el mismo donador, sea ser humano o ratón, el porcentaje de espermatozoides eyaculados con forma anormal permanece constante durante largo tiempo. Las causas de las variaciones cronológicas demostradas puedenconsultarseen la monografíadeMacLeod. Está comprobado que algunos factores aumentan el porcentaje de espermatozoides de forma anormal que se forman en el ratón, entre los cuales se cuentanradiaciónionizante,calory agentesquímicos. La lista de agentesquímicosincluyealgunosplaguicidas, agentes antitumorales y otros fármacos, al igual que carcinógenos y mutágenos comprobados. Además, en el ser humano, se ha informadoque tienen efecto semejante rayos X, reacciones alérgicas g.raves yalgunosagentesantiespermatógenos. El aumento del número de anomalías de los espermatozoides se ha correlacionado con poca fertilidad en el ser humano.
Número de espermatozoides Suele habermásde100 millones deespermatozoides por mililitro de semen en el varón fecundo, y seexpulsan3a 4 m1 de semen en la eyaculación. Aunquehaygrandes variacionesencasosindividuales, los varonescuyosemencontienensólo 50 millones aproximadamente deespermatozoides no suelen ser muy fértiles, y quienes tienen 20 millones o menos por mililitro suelen serestériles. Aunque los testículos elaboran estas cantidades grandísimas deespermatozoides,solamenteunofecundaráal óvulo.
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Papel de las células intersticiales Es necesario percatarse de que hay una diferencia notableentre fertilidad ypotencia en ei varón. El varón fértil o fecundado puede definirse como aquel que puede producir en la eyaculación, por 10 menos de cuando en cuando, suficientesespermatozoides Sanos en suspensión en un vehículo líquido suficientementenormalparaproducirfecundación. El varón estéril no puede lograr lo anterior. Potencia denota otra cosa, la capacidad del varón para coplar. Ello dependefundamentalmentede la erección del pene. Un varónpotentepero estéril puedeser capaz de eyacular durante el coito, pero su semen no tendrá el númerosuficiente de espermatozoides sanos para producir fecundación. El varónpuede ser esterilizado al extirparlos testículos o al atar y cortar los conductos deferentes (uasectomía). Esta última operación impide la salida de los espermatozoides de los testículos pero las células intersticiales siguen elaborandoandrógeno, que sale de los testículos por la sangre. Los testículosenla cn’ptorquidia producen andrógenos, aunque en cantidad subnormal y no suelen elaborar espermatozoides. Es posibleque un varón sea potente pero estéril, y también que un varón por lo demás fecundo sea impotente. En esteúltimocaso, la impotencia suele depender de factores emocionales que trastornan la función del sistema nervioso autónomo de manera que el flujo de sangre hacia el tejido cavernoso del pene es insuficiente para causar erección.
Estructurahistológicade intersticiales (de Leydig)
las células
Mencionamos que en la vida fetal a partir de las células mesenquimatosas del estroma entre lo tubos seminiferos en desarrollo se forman células intersticiales, y que son mucho más notable en el testículo fetal (del cuarto mes en adelante) que entre el nacimiento y la pubertad. Enel varón sexualmente maduro, las células intersticialesestándistribuidas a veces aisladamente pero por lo regular en cúmulos en el estromaentre los túbulos,generalmenteen hendidurasangularesintertubulares(fig.27-3).Son células voluminosasque miden aproximadamente 20 pm de diámetro (fig. 27-13). Su núcleo redondeaJU a ovalado, se tiñe pálidamente y contiene uno o más nucléolos. Algunas células intersticiales son binucleadas. En cortes teñidos con F-i y E el citoplasma periféricopuedeparecervacuoladoporquelas gotitaslípidas se han disuelto al preparar el corte. El citoplasmainmediatamenteadyacentealnúcleo puedeteneraspecto granuloso. Algunas células in-
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Capllares
Fig. 27-13. Microfotografíacongranaumentode células intersticiales en el testículo humano. En un islote de células intersticialesse advierten en corte transversal los capilares sanguíneos. Este grupo de células está en el tejido conectivo entre los tubos seminíferos.(Cortesíade Y . Clermont.1
tersticiales contienen pigmento, probablemente lipofuscina. Las célulasintersticiales son un tipopeculiarde glándulaendocrina. No se desarrollanapartirde una superficie epitelial, como la mayor parte de las glándulas, sino del estvorna rnesenquinzatoso. Como están esparcidas en el estroma, que posee abundantes capilares, guardan relación con el sistema vascular (fig. 27-13). En general, son un tipo muy difuso de glándula endocrina. Estructura fina. El organito que caracteriza al citoplasmadelascélulasintersticiales es el retículo endoplásmico liso que, como señalamos, guarda relacióncon la producción de hormonas esteroides (fig.27-14). Está ampliamentedistribuido,principalmente en forma de túbulos ramificados. Además, el citoplasmaposeealgo de mitocondrias, y de retículo endoplásmico rugoso, algunas pilas de Golgi e inclusiones. Una clase interesante de estas últimas son los cristaloides con estructura interna compleja peroordenada; al cortarlos, presentanaspecto que guarda semejanza con una tela tejida (fig. 27-15B).
Efectos de los andrógenos sobre células blanco. El andrógeno de importanclaflslológlca en el varón es la testosterona. Esta hormona afecta, y a su vezes afectada,por diversas clasesdecélulas en la economía. Se considera que la testosterona entra en la mayor parte de las células, pero puede afectarlas (o ser afectada por ellas) en medlda escasa o nula. En los hepatocitos puede experlmentar camblo metabólicoextenso En otrascélulas, llamadas reactivas a andrógenos, se modifica y en esta forma estimula el crecimiento y la secreclón En la rata y el ratón las células reactlvas a andrógenos, en orden decreclente, se han descublerto en próstata, vesículas seminales, glándula prepucial, rlñones y piel. Parecequ? el motlvo de que algunas célulasreaccionan a su efecto es que poseen la enzlma que convierte a la testosterona en 5-alfa-dihidrotestoster~na esta conversión ocurre en el citoplasma y el núcleo de las células reactlvas. En el cltoplasma, la dihidrotestosterona se convierte en otros metabolltos. Sln embargo, en el núcleo no se modifica sino es conjugada, por wna proteína, a la eucromatlna. La enzima que convierte en elnúcleo la testosterona en dlhldrotestosterona está íntlmamenteconjugadaal complejo de eucromaimaproteína. El hecho de que la dlhldrotestosterona se conjugue a la eucromatlna sugiere que actúa a nlvel de genes para aumentar la síntesis proteínlca, lo cualpermltecreclmiento de las células y aumenta la secreción Muchas de las células sensibles a los andrógenos de la próstata y las vesículas seminales son secretorias. por lo cual parece probable que seanestimuladostodos los fenómenos metabólicos que participan en la producción de los componentes de las secreciones de estas células.
Fig. 27-14. Micrografía electrónica ( X 25 000) de parte de una célula intersticial del testículo en la zariguella. A la derechase observaparte del núcleo. Adviértame los túbulosinterconectados del retículo endoplásmico de superficie lisa, dato característico de las células que sintetizan esteroide. (Cortesía de A . Christensen y D. Fawcett.)
Fig. 27-15. A i Micrografía electrhica ( X 6 700) de varias células intersticiales. Obsérvense las gotas de lípido que se tiñen intensamenteen los gránulosde pigmento,ademásde las inclusiones cristalinas (cristaloides de Reinke). Bi Micrografía electrbnica (X 40 000) en l a cual se muestran cristaloides con estructura interna muy ordenada. (Fawcett, D. W. y Burgos, M . H . : CibaFoundation Colloquia on Ageing. vol. 2 , pág. 86. Londres,Churchil, 1956.)
TUBOS RECTOS Y RETE TESTIS Los tubos seminiferos, al acercarse al mediastino del testículo, se enderezan y se llaman tubos rectos; desembocan en la rete testis del mediastino (fig. 272). No ocurre espermatogénesis en los tubos rectos, que están revestidos de células de Sertoli altas. Los espacios de la red están revestidos de epitelio cúbico.
EPlDlDlMO Describimos en la primera parte de este capítulo del epidídimo;daremosdetalles adicionales de su estructura microscópica. El epidídimo está revestido por una cubierta fibrosa semejante a la túnica albuginea del testículo pero algo más delgada. Conductillos eferentes. Los cuerposcónicos en que se disponen los conductillos eferentes están unidos por tejidoconectivodelicado y vascular. Los conductillos mismos consisten en revestimiento epitelial, membrana basal y una capa delgada de músculo liso queguarda relaciónconalgunasfibras l a estructurageneral
elásticas. El epitelio muestragruposalternadosde células cilíndricas altas con cilios móviles característicos y células cilíndricas bajas que suelen carecer de cilios; estas últimas probablemente sean secretorias. Por este aspecto característico, a menudo se describe que el epitelio tiene aspectodefestón(guirnalda). Cabe suponer que la acción combinada de rete testis,conductilloseferentes y porciónproximal del conducto epididimario sea eliminar del conducto de secreción de los testículos no sólo el exceso de líquido sino también substancias extrañas transportadas en esta masa. La resorción de líquido en el epidídimo produciríapresi6nnegativaquefacilitaría el transporte de espermatozoides de los tubos seminíferos al epidídimo. Conducto epididimario. El conducto epididirnario tortuoso,juntocon el tejidoconectivoquemantiene unidas las asas (fig. 27-16) forma el cuerpo y la cola del epididimo. El conducto consiste en revestimiento epitelial, membrana basal y túnica circular delgada de fibras de músculo liso. El epitelio en toda la longitud del conducto epididimario es cilíndrico seudoestratificado porque contiene células basales pequeñas y células cilíndricas
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Fig. 27-16. Microfotografía con poco aumento del epidídimo; se observa el conducto epididimario en cortes transversal y oblicuo.
altas; estas últimas, sin embargo, forman una superficie continua regular. Del borde libre de las células altas se desprendenpenachosdemicrovellosidades muy largas hacia la luz (fig. 27-17); se llamaron estereocilios (gr. stereos, macizo)peronocontienen los microtúbuloscaracterísticos de loscilios. En el citoplasma apical de estas células altas suelen observarse vacuolas pinocíticas. Debe recordarse que el epidídimo es el sitio donde los espermatozoidesmaduranbioquímicamente y adquierenpocoapoco la capacidaddefecundar. Incluso así, al salir del epidídimo no han alcanzado plenamente la capacidad de fecundar, lo cual sólo se logra después.
La túnica wltlsculur consiste en tres capas de músculo liso (fig. 27-18B). Las capaslongitudinalesinterna y externasonmás delgadasque la circular media. La adventicia consiste en tejido conectivo de tipo elástico laxo y se confunde con los tejidos que forman el rordcin espermhtico, quecontiene arterias, abundantesvenas,nervios y algunasfibras longitudinalesdemúsculoestriado(músculo cremhster). Las venassonparticularmentenotables y forman el plexo pumpiniforme (lat. pumpinus, zarcillo); recibió estenombreporque las venas se enrollan alrededor de los conductos como las ramas de una planta alrededor de las estructurasque los sostienen. En este sitio, a menudo las venas se tornan varicosas. Pocoantes que el conductodeferente reciba la vesícula seminal del mismolado se dilata y forma una ampolla; en este sitio la túnica muscular, aunque sigue siendogruesa, es másdelgadaqueen otros segmentosdel conducto, y la luz es bastante mayor. La mucosasedisponeen,"plieguesmuy complicados semejantes a los de la vesícula seminal (fig.27-19).
VESICULAS SEMINALES Las dimensiones y la función de las vesículas seminalessonreguladasengranmedida por hormonas; en consecuencia, el volumen y la forma de es-
-. Estereoclllos
\
I
CONDUCTO DEFERENTE Es una estructura lo bastante voluminosa para ser palpable a través de la piel y el tejido subcutáneo. Su consistencia firme depende de la pared muscular muy gruesa y la luz relativamente angosta (fig. 2718). La mucosa del conducto deferente consiste en un revestimiento epitelial y lámina propia de tejido conectivo, con abundantes fibras elásticas. Se dispone en pliegues longitudinalesdealturamoderada. Al igual que en el conducto epididimario, el epitelio es cilíndrico seudoestratificado, y las células cilíndricas altas muestran estereocilios (fig. 27-17). A nivel de la ampolla las células cilíndricas pierden 10s estereocilios.
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Célula basal Célula cllindrlca i 27-17. ~ ,
del epitelio del conducto epididimario en el cual se advierten el epitelio seudoestratificado y los estereocilios; (Cortesía de Y. Clermont.) ~
APARATO XEI’IIOLIUCTOR DEL VARON
tasestructurasvaríanmuchoenrelaciónconla edad. En el varón sexualmente maduro son cuerpos alargados de 5 a 7 cm o más de largo, y de poco menos de la mitad de ancho, en el sitio más amplio, que se adelgazan hacia el extremo en el cual se unen al conducto deferente. La estructura apreciada en la disección anatómica yllamada vesículaseminal es, en esencia,un tubo mucho más largo y angosto de lo que parece. Donde los pliegues se ponenencontactoestánunidos por tejido conectivo (fig. 27-19); este tejido debe disecarse para desenredar la vesícula seminal y, si se hace esto, se descubrirá que consiste enun tubo de unos 15 cm de largo. Las vueltas y circunvoluciones sontantasque si sepracticauncortetransversal porestructuranodesenrollada la vesícula seminal se flexionará a diferentes niveles en su longitud (fig. 27-19). La pared muestra tres capas: la externa de tejido conectivofibroso,conabundantesfibras elásticas, la túnicamuscularmediaylamembranainterna.músculo La capa muscular es gruesa,peromenosque la del conductodeferente.Consisteendoscapasde
Fig. 27-18. Microfotografías con poco aumento (A) y con gran aumento (B)del conducto deferente; se observa ]a disposiciónde las capas de músculo liso enla pared.
Fig. 27-19. Microfotografíacon muy pocoaumento deun transversaldevesícula seminal.
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corte
liso, la internacircularylaexternalongitudinal. La mucosasedisponeenuna serie notablede pliegues (fig. 27-19). Brindan a la vesícula una zona enormede epiteliosecretorioytambiénpermiten que sea dilatada por la secreción sin distensión de la membranaderevestimientodelas células secretorias. El revestimientoepitelial consiste,enesencia, en una capa de células cilíndricas altas, pero puede haber células pequeñas distribuidas entre éstas y la lámina propia. Las células pequeñas en algunos casos formanunamembranacontinuasubyacentea las células altas. Como los pliegues de la mucosa son tan abundantes ypuedenramificarse, la láminapropia de la vesículaseminal (observadaenuncorte)parece contener glándulas. Pero el aspecto glandular, como el que presenta la mucosa de la vesícula biliar, depende únicamente de los pliegues extensos de la mucosa. Las célulasepiteliales de las vesículas producen una secreción espesa y amarillenta: llega al conducto eyaculador durante la eyaculación, por lo cual es unode los líquidos queforman el semen. Brinda nutrimentos para los espermatozoi des. La estructura y función de las vesículas seminales y la próstata son modificadas de manera semejante por hormonas, y nos referiremos a estos efectos después de tratar la estructura microscópica de la próstata. PROSTATA Esta glándula, que tiene aproximadamente la forma y las dimensiones de una castaña, es más angos-
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teroexternos de la V constituyen los uretrales senos (fig.27-20). Las glándulasincluidas en la substanciade la próstata son de tres órdenes de dimensiones, y están distribuidas en tres zonas diferentes dispuestas más o menosconcéntricamentealrededorde la uretra. Las glándulas mucosas son las menores y se disponen en el tejido periuretral (fig. 27-20). Tienen gran importancia en relación con la hipertrofia prostática en varones de edad avanzada, pues son las que presentan hiperplasia para formar nódulos adenomato50s (gr. aden; glándula, oma, tumor). Las glándulas submucosas se disponenen el anillodetejidoque rodea al periuretral (fig. 27-20). Las glándulas prostáticas principales (externas o propias), que brindan la mayor parte de la secreción glandular, están situadas en la porciónexternaymásgrandede la glándula (fig. 27-20). Las glándulas mucosas desemCresta uretral -I bocan en diversos sitios en la luz de la uretra, pero Seno uretral los conductos de las glándulas submucosas y principales se abren en los labios posteriores de los senos Fig. 27-20. Esquema de u n corte transversal de l a próstata en uretrales(fig.27-20). el cual se muestra l a distribucibn de las glándulas mucosas, subLa próstata está divididademaneraincompleta mucosas y principales y donde desembocan los conductos corresen tres lóbulos por el paso de los conductos eyacupondientes. La superficie anterror de l a glándula está arriba. (Seladores. Cada lóbulo está subdividido de manera ingún Grant, J. C. B.: A Method ok Anatomy,4a.ed. Baltimore, completa en lobulillos. Los conductosquedrenan Williams & Wilkins,1948.) los lobulillos en la masa principal del órgano se dirigen hacia atrás para vaciarse en los senos uretrales ta en la porción inferior que en la superior (fig. 27- (fig. 27-20). En los lobulillos, los conductos se ramino 1). Rodea a la uretra cuando ésta sale de la vejiga. fican en unidadessecretoriastubuloalveolares; sólo producen secreción sino están adaptados para El aumento devolumende la próstatapuedeobstruir la salidade la vejiga,y es relativamentefrealmacenarla,y, en consecuencia,puedendilatarse cuente después de la madurez. La causa es patente- mucho.Parapoderalojargrandesvolúmenes de mentehormonal, pues sise extirpan los testículos secreción, el revestimientoepitelial de la glándula ocurre lo opuesto del aumento de volumen, la atro- presenta muchos pliegues, y en gran número de sifia. La extirpación de la próstata, o de parte de ella, tios hay prolongación de la mucosa que descienden hacia la luz (fig. 27-21). Esta disposición, junto con para eliminar la obstrucciónuretralesunaoperael estroma fibromuscular entre los lobulillos y ción comparativamente frecuente en varonesde dentro delosmismos(fig. 27-21) da a la glándula edad avanzada. La próstata tiene consistencia firme. Está rodeada un aspecto microscópico característico. En el varón sano sexualmente maduro, el epitelio por una chpsula delgada que incluye tejido conectivo y fibras de músculo liso y puede diferenciarse de de las unidades secretorias y de los conductos (exla fascia que la rodea. cepto cerca de donde desembocan en la uretra) es de Como ya señalamos, la substancia de la próstata tipo cilíndrico alto. Debajo de las células cilíndricas consiste en abundantes glándulas individuales. Des- altas puede haber dstribuidas irregularmente células embocan por conductos separados en la uretra pros- más pequeñas, aplanadas o redondeadas. Las célutática y están incluidas en el estroma, una mezcla de lasaltasposeenregióndeGolgibiendesarrollada entre el núcleo y el borde libre. En la secreción de músculo liso y (ejido conectivo fibroso. En el corte transversal, se advierte que la luz de la las unidades secretorias de la próstata de varones de uretraprostática tiene formade V, con el vértice edad avanzada no es raro advertir concreciones que hacia adelante (fig. 27-20). La parte posterior de la pueden llegar a calcificarse (fig. 27-21, izquierda). El epitelio descansa sobre una lámina propia de tejido pared de la uretra que sobresale hacia adelante para abundantescapilaproducir el aspecto de V enel cortetransversal se conectivofibrosoquecontiene res. llama cresta uretral (fig. 27-20). Los dos brazos posMucosas
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APARATO REPRODUCTOR
Fig. 27-21. Microfotografía con mediado aumento de parte de un lobulillo de la próstata. Obsérvense las fibras de músculo liso enel estroma en parte superior derecha y abajo, y la concreción en el interior de unaunidad secretoria a la izquierda.
La secreción prostática es un líquido algo lechoso. Entre otros componentes, contiene fosfatasa ácida; se desconoce el papeldeestaenzima,pero descubrirla en la sangre es útil para explicar tumores malignos que nacen en las unidades secretorias de la próstata.
DEL VARON
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Efectos de hormonas sobre vesículas seminales y próstata. Para que las vesículas seminales y la próstata alcancenun desarrollocompleto se necesitan los andrógenosproducidospor los testículos. La castración, después que se han desarrollado plenamente estas estructuras, ocasiona atrofia. El cambio microscópico más notable que produce la castración ocurre en el epitelio. Enel varón sexualmente maduro las células epiteM e s de las vesículas seminales son de tipo cilíndricoalto; el citoplasma,entre el núcleoy el bordelibre,contieneabundantesgránulossecretorios (fig. 27-22A). Si seextirpan los testículos, las células epiteliales se contraen y se tornan más o menos cúbicas (fig. 27-228), y desaparecen los gránulos secretorios del citoplasma. Las inyecciones de andrógeno restablecen la altura de las células epitehales de las vesículas seminales y el contenido normal de gránulos secretorios (fig. 27-22C). Las células secretorias de la próstata también dsminuyen de volumen si se extirpan los testículos, y las regiones notables de Golgi se tornan mucho más pequeñas. Estos efectos se anulan al inyectar andrógeno. La testosterona es el andrógeno de importancia fisiológica; el mecanismo por el cual actúa sobre las células sensibles a los andrógenos lo describiremos al hablar de las células intersticiales. El estrógeno inyectado en animales machos hace que el epitelio de las vesículas seminales y la prósta-
Fig. 27-22..Esquemas en los cuales se ilustra el efecto de los andrógenos sobre el epitelio de revestimiento de las vesículas seminales. A) Células de una rata normal. B) Células de una rata después de la castración. C) Células despuésdela castración, excepto quese administkaron a la rata inyecciones de extracto testicular. (Moore,C. R., Hughes, W. y Gallagher, T. F.: Am. J. h a t . , 45:109, 1930.)
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
cilíndrico se torne algo aplanada. El tercer cuerpo largo de tejido eréctil se llama cuerpo cawm7oso d~ la uretra porque en su interior lleva este conducto (fig. 27-23) de un extremo al otro (fig. 27-1). También se llama cuerpo esponjoso. Esta formación cavernosa está situada medialmente y enla.porción ventral de los dos cuerpos cavernosos. Además, se extiende un poco más allá de los cuerpos cavernosos y se dilata distalmente en un cuerpo cónico, el glatzde (fig. 27-1). Los cuerposcavernosos están rodeadosporuna vainaresistentedetejidoconectivollamada tLinica albuginea (figs. 27-33 y 27-24). La vaina tiene principalmente fibras colágenas dispuestas en una capa circularinternayunalongitudinalexterna,pero también contiene fibras elásticas. Las túnicas que revisten al par de cuerpos cavernosos se fusionan una con otra siguiendo la línea media del pene y forman un tabique medio (fig. 27-23), más grueso y completo cerca de la raíz del pene. La vaina que rodea al cuerpo cavernoso de la uretra es más elástica que la Fig. 27-23, Esquema de un corte transversal de la parte media del que cubre a los otros dos cuerpos. Enel glande, no pene. es completa la túnica^ albuginea verdadera y la dermis que cubre el glande actúa como túnica albuginea y se continúa con el tejido cavernoso subyacente. ta deje de pertenecer al tipo secretorio alto y se conLos tres cuerpos eréctiles (exceptodonde se fuviertaenunodetiponosecretoriobajo.Produce sionan los cuerpos cavernosos) están unidos entre sí además hipertrofia del estroma fibromuscular de la por tejido conectivo laxo elástico (fig. 27-23) que se próstata y las paredes de las vesículas seminales. llama fascia peniana: también brinda inserción fleEl hecho de que la actividad secretoria de las cé- xible en lapiel que cubre al pene. La epidermis del lulas prostáticas de este tipo necesita andrógeno se pene es delgada;nohay pelos terminalesexcepto aprovechaparatrataralgunostumores malignos cerca de la raíz del órgano. Se advierte un pliegue que nacen en ellas.Determinadoporcentajede los cánceres prostáticosmejorancon la castración. Al carecer de andrógenos, incluso las células epiteliales malignas de la próstata pueden experimentar disminución de la función y de la actividad de crecimiento. De manera análoga, en algunos casos el cáncer prostático reacciona de manera semejante a la estrogenoterapia. No se ha dilucidado cabalmente la base hormonal de los crecimientos excesivos, no malignos del tejido prostáticoquecontanta frecuencia obstruyen la uretra de varones de edad avanzada. Participan el tejido glandular y el estroma de la próstata.
PENE La substancia del peneconsiste,enesencia,en tres cuerpos cilíndricos de tejido eréctil (cavernoso) (fig.27-23). Dos de ellos, los cuerpos cauernosos, están dispuestos lado a lado en la porción dorsal del Grgano (fig. 27-23); esta disposición hace que la superficie dorsal del pene por lo demás más o menos
Fig. 27-24. Microfotografía con poco aumento de parte de un corte transversal del pene; se advierten la túnica albuginea, arriba, izquierda, con el tejido eréctil, abajo,derecha.
APARATO REPRODUCTOR DEL VARON
circularde piel queseextiendehaciadelante para cubrir al glande y recibe el nombre de prepucio (fig. 27-1). Suele ser lo bastante elástico para permitir la retracción; sin embargo, en algunos casos no 10 es y puede ajustar apretadamente sobre el glande, estado llamado fimosis. En la superficie interna del pliegue hay glándulas sebáceas modificadas cuya secreción, en el prepucioque no puederetraerse,puedeacumularseytornarseirritante. La operacióncomún para extirpar el prepucio se llama circuncisión. La substancia de los cuerpos cavernosos comiste" enunaredtridimensionaldetrabéculas,constituidas por tejido conectivo y músculo liso y cubiertas porendotelio (fig. 27-24). Entre lastrabéculas hay espacios; como las trabéculasestánrevestidas de endotelio, los espacios también lo están; estos espaciostiendenasermásextensos en las porciones más centrales de los cuerpos cavernosos, y menores cerca de la periferia(fig.27-23). La substancia del glande consiste en venas de grueso calibre enrolladas y no en espacios,,Separados por trabéculas. Riego sanguíneo y mecanismode la erección. El riego arterial, es de dos clases. Las ramas de la arteria dorsal dé1 pene terminan en redes capilares que se distribuyen en los tejidos del órgano, incluidos los de los cuerposcavernosos.Desde los capilares de las trabéculas la sangre drena hacia los espacios. Los espacios se comunicande tal maneraque la sangre que llega a ellos pasa a las porciones más periféricas de los cuerpos, donde los espaciosdesembocan en plexos venosos dispuestos cerca de la periferiaen cadaformación cilíndrica. La sangreque produce la erección proviene principalmente de otro conjunto de arterias de mayor calibre que entran en la substancia de los cuerpos y emiten ramas que llegan a los espacios por las trabéculas; estas arterias tienen pared muscular gruesa, además, muchas POseen revestimiento interno de fibras musculares Iongitudinales que sobresalen en el interior. Muchas de estas arterias dispuestas a lo largo de las trabéculas estánenrolladasyretorcidascuando el peneestá fláccido; ello explica que se llamenarterias helicinus. Muchas de las ramas terminales de estas arterias desembocan directamente en los espacios del tejido cavernoso. El músculo liso de las arterias y de las trabéculas recibe fibrassimpáticasyparasimpáticas.Cuando hayestímuloerótico, se relaja el músculo liso de trabéculas y arterias helicinas. Las arterias tienden a tornarserectasy,enconsecuencia, la sangrefluye librementede ellas hacia los espacios. Cuando la sangre s'e acumula en losespaciosy los dilata, los plexosvenososenlasporcionesperiféricasdelos cuerposexperimentancompresión;al llegar más
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sangre a los espacios de los cuerpos cavernosos, y al impedirse el drenaje venoso de los mismos, los cuerpos aumentan de dimensiones y se tornan turgentes. El cuerpo cavernoso de la uretra experimenta menor turgenciaque sus homónimosporque suvaina es más elástica. La recuperación del estado fláccido del pene después de la erección se llama detumescencia. Es producidaporquelasarterias helicinas se contraenal -igual que el músculo liso en las trabéculas, lo cual impulsa lentamente a la sangre fuera del órgano. El pene posee grandiversidaddeterminaciones nerviosas sensitivas.
URETRA EN EL VARON En esencia, es un tubo de mucosa. En algunos sitios la lámina propia, que es principalmentetejido fibroelástico, posee fibrasde músculo liso y,en muchossitios,glándulas.Treshechosacercade la uretra, que el estudiante de medicina podrá comprobar al aprender en clínica a introducir una sonda, es que tiene aproximadamente 20 cm de longitud, el trayecto no es recto sino muestra una curva doble (fig. 27-1) y el revestimiento forma muchos divertículos pequeños (lo cual se advierte si la sonda tiene calibre demasiado pequeño). Suele describirse que la uretra masculina consiste en tres partes. Al salir de la vejiga entra en la base de la próstata y la atraviesa hasta salir por el vértice de la misma; esta porción de la uretra se llama prosthtica. Después atraviesa las aponeurosis del diafragma urogenital, y esta parte se llama porción membrunosa.Después,entraen la raízdilatada (bulbo) del cuerpo cavernoso de la uretra (fig. 27-1) y se extiende a todo lo largo del mismo hasta llegar al vértice del glande (fig. 27-l), donde está el meato urinario externo. La parte de la uretra contenida en el cuerpo esponjoso o cavernoso de la uretra, se llama porción cauernosa (esponjosa). Explicaremos detalles. Porción prostática. En corte transversal, esta parte de la uretra tiene forma de letra V. El vértice de la pared posterior en forma de V está orientada hacia delante y se llama cresta uretral (fig. 27-20); una elevación cónica en la cresta se llama ueru montúnum yen él desemboca un divertículopequeño, llamado utrículo prosthtico (restos de los conductos fetales de Miiller). Los orificios semejantes a hendidura de los conductos eyaculadores están, uno a cada lado del veru montánum, sobre la cresta uretral. Ya explicamos los sitios dedesembocadura de los conductos prostáticos.
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SlSTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
Como señalamos en el capítulo 24, el epitelio de porción proximal de la fosa navicular puede haber la vejiga es del tipo de transición,demodoque el algunas células caliciformes. En la porción distal de que reviste la primera porción de la uretra prostátila fosanavicular el epiteliosetorna de tipo plano ca pertenece a la mismaclase.Pero, en la porción estratificado que, a su vez, se continúa con el epitede la uretra prostática más cercana a la membrano- lio plano o estratificado queratinizado que cubre al sa, el epitelioseconvierteen la varientecilíndrica glande. seudoestratificada o estratificada. En la porción cavernosa de la uretra, el músculo La lámina propia de la uretra prostática consiste, liso desaparecegradualmenteparasersubstituido en esencia, en tejido conectivo fibroelástico. Es muy por así decirlo, por el músculo liso de los tabiques vascular,principalmentepor el grancontenido de del tejido eréctil por el que atraviesa la uretra. vénulas. En realidad, sobre la cresta uretral la IámiGlándulas. La uretraguarda relación condos na propia contiene tan abundantes vénulas y venas grupos de glándulas, que a menudo se llama glhnque a veces se describe como tejido eréctil. También dula de Littré. Un grupo, lasglándulas irztrumucohay fibras de músculo liso en la mucosa de la uretra sus, songlándulas simples pequeñassituadas en la prostática. Se disponen en dos capas de las cuales la lámina propia; aunque se presentan en todos los siinterna es longitudinaly la externacircular. Las tios de la uretra, son más abundantes en la cavernofibras que forman esta última están muy desarrollasa. El segundo grupo constituye las glándulas extradas en el orificiouretralinterno, donde, con el re- mucosas, sonalgo másvoluminosas.que las intrafuerzo de fibras de músculo liso de otro origen for- mucosas; los conductos suelen llegar a la uretra forman el esfínter vesical. mandoánguloagudo; lasglándulasextramucosas Porciónmembranosa. Esta partede la uretra es están menos ampliamente distribuidas que las intrala más corta pues sólo tiene aproximadamente 1 cm mucosas. Las dos clases secretan moco. Además de de longitud. Las células de revestimiento son de tipo ci- poseer glándulas, el revestimiento de la uretra prelíndrico alto y estratificadas. En la lámina propia hay senta abundantes evaginaciones de la mucosa que se algodemúsculoliso,perolasfibrasde la capa llaman lagunas. Las glándulasdescritaspueden decircular en especial son menos abundantes que en la sembocar en estas lagunas. uretraprostática. Sin embargo, la uretramembranosa, es rodeada por fibras de músculo estriado del diafragma urogenital, que forman el esfínter muscuBIBLIOGRAFIA Y OTRAS LECTURAS lar de la uretra; estemúsculo a veces se llama esfinterexternode la vejiga. Debajode la uretra BIBLIOGRAFIAGENERAL AMPLIA membranosa, cerca de la línea media, hay dos cuerpospequeños,quetienenaproximadamente las di- Austin. C. R., and Short, R. V. (eds.): Reproduction in Mammensiones de un guisante, las glúndulas bulmals. Books I to 6. Cambridge, Cambridge University Press. 1972 to 1976. bouretrales o de Cowper (fig. 27-1). Sus conductos Beatty, K. A,: The geneticsofthe mammalian gamete. Biol. se dirigenhaciadelante y la línea media paradeRev.. 4.5:73. 1970. sembocar, a veces en unorificio común, en la su- Fawcett, D. W.: The male 1-eproductive system. In. Cireep, R. perficie inferior de la primera parte de la uretra caO., Koblinsky, M. A,, and Jaffe.F. S. (eds.): Reproduction and vernosa (fig. 27-1). Las glándulas mismas son de tiHuman Welfare: a Challenge to Research. p. 16.5. Cambridge. po tubuloalveolar y las células secretorias son prinMass., MIT Press, 1976. cipalmente de tipo mucoso. Estas glándulas secretan Hamilton, D. W., and Creep, R. O. (eds.): Handbook of Physiology. vol. S , Sect. 7. Male Reproductive System. Washington. másabundantemente o la secreciónseexpulsade D.C., American Physiological Society, 1975. ellas por la contracción de las fibras de músculo liso Odell, W. D.. and Moyer, D. L.: Physiologyof Reproduction. St. en el estroma y de músculo voluntario enel exteLouis, C. V. Mosby, 1971. rior, cuando hay estímulo erótico. Porción esponjosa (cavernosa). Esta partede la uretra es la más larga. Como señalamos, la uretra se BIBLIOGRAFIA GENERAL SOBRE EL TESTICULO dilata en el bulbo del cuerpo esponjoso para formar el bulbo de la uretra (fig. 27-1). La uretra vuelve a Johnson. A. D.. Gomes. W. R., and Vandemark. N . L. (eds.): The Testis. vol. I , Development.AnatomyandPhysiology; dilatarse en el glande, expansión llamada f o s a navivol. 2. Biochemistry: vol. 3 . Influencing Factors. New York, cular (terminal) (fig.27-1). Academic Press, 1970. El epitelio delauretraesponjosa es de*tipo Rosemberg. E., and Paulsen. C . A. (eds.): Advances in Expericilíndrico estratificado, aunque puede haber epitelio mental Medicine and Biology. The Human Testis. New York. cilíndricosimple en lascrestas de los pliegues- En la Plenum Press. 1970.
APARATO XEPXODUCTOR DEL VARON
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SISTEMAS
Y APARATOS DEL CUERPO
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EFECTOS DE MUTAGENOS, RADIACIONIONIZANTE Y CALOR SOBRE LA ESPERMATOGENESIS
28 Ojo y oído
OJO El ojo, con excepción de su forma esférca, tiene la mayor parte de las características estructurales de una cámara antigua; los párpados son el equivalente al obturador (fig. 28-1). El ojo tiene un diafragma ajustable Ilamado iris (delgriego iridos, arcoiris o círculo de colores)(figs. 28-1 y 28-12); su abertura se abre y cierra automáticamente según la cantidad de luz, característi-
Diafragma Obturador
Pároado
Lente
Crlstallncr
Armazón de sostén
Escle-
ca queposeenmuchascámaras actuales. El ojo también tiene una lente o cristalino (fig. 28-1); este consta de célulasepitelialestransparentesmodificadas y es más elástlco que la lente de una cámara. La elasticidad se aprovecha, pues el cristalino está suspendido de manera que la acción muscular pueda modificar su forma y cambiar por ello la longitud focal. En consecuencia, el ojo no necesita acortarse ni alargarse cuando se enfocan objetos a distinta distancia, como ocurre en la cámara con lentes rígldas, en posición fija. Los lados y la
7i-
Pelicula
fotosensible
Retlna
Superflcle ennegrectda
Fig. 28-1. Esquema en el cual se ilustran las semejanzas entre el ojo y una cámara fotográfica antigua.
O10
porción posterior de la cámara tienen como equivalentes en el ojo una membrana del tejido conectivo resistente, la esclerótica o esclera (fig. 28-1). El equivalente en el ojo de la película fotosensible utilizada en las cámaras es una membrana de células vivientes de origen nervioso, la retina, que reviste no sólo la porción posterior sino los lados del ojo (fig. 28-1). Por último, al igual que se utiliza pintura negra en las superficies interiores luz, hay pigmento de la cámarapara evitarreflejarla negro distribuido ampliamente entre la retina y esclerótica y en otros sitios donde puede ser útil. A diferencia de las cámaras actuales, el cristalino no está situado en la porción anterior; en este sentido, el ojoguarda semejmzaconunacámara antigua,que tiene la aberturaexternacubiertaconunaplacade vidrio para protegerla del polvo y la lente dentro, a poca distancia detrás del vidrio. La ventana transparente en la porción central de la parte anterior del ojo está encorvada y se llama córnea (fig. 28-3); consiste principalmente en un tipo resistente pero transparente de tejido conectivo denso que se continúa con el tejido conectivo opaco de la esclerótica que rodea y da sostén al resto del globo ocular. Las ventanas no sólo permiten que los habitantes de una casa vean hacia el exterior, slno también que los curiosos miren hacia el interior. La córnea es semejanteaunaventana,elmédico,valiéndosedeuninstrumento llamado oftalmoscopio puede dirigir un haz al interiordel ojo, lo cual le permite observar las diversas estructurasintraocularesal ser iluminadas.Coneste instrumento, pueden obtenerse datos muy útiles no sólo acerca de los ojos sino también sobre la salud del cuerpo considerado globalmente.
ESTRUCTURAGENERAL
El ojo es casi esféricoydeunos 2.5 cm de diámetro; está contenido en la parte inferior de una
Y OlDO
1017
cavidad ósea, la órbita; entre el globoocular y la pared ósea de la órbita hay grasa, tejido conectivo, ligamentos, músculos y el tejido glandular que produce las lágrimas. El ojo está suspendido por los ligamentosdemaneraque los músculos voluntarios en la órbita (extraoculares) pueden mover al globo para mirar hacia arriba y hacia abajo a los lados. Al describir el ojo explicaremos en primér lugar la estructurade la pared, después del contenido (formado por los medios refringentes) y por último las estructuras accesorias como son los párpados, glándulas lagrimales, conductos y así sucesivamente. Pared del ojo. La pared del globo ocular consiste en tres capas, que de fuera adentro son estas: 1)capa de sostén, 2 ) capa media y 3) capa retiniana (fig. 28-2). No se presentan las tres capas en toda la pared del ojo. La capade sostén consta, en esencia, deuna membrana detejidoconectivodenso;alrededorde la mayor parte del ojo se llama esclerótica (gr. scleros, duro) (fig. 28-2). La escleaótica tiene color blanco y la parte visible esel "blanco" del ojo (fig. 2812). La parte de la capa de sostén que cubre la porción central de la parte anterior del ojo sobresale algo hacia delante y es transparente; se llama córnea (fig. 28-2). Excepto donde es atravesada por vasos sanguíneos, la capadesostén rodea por completo las demáscapas del ojoexceptoen un sitioposterior,dondehayunaaberturaquepermiteque el nervio óptico salga del globo ocular. La capa media de la pared a menudo se llama capa O tracto uveal, porque al disecar la esclerótica, la capa mediadescubierta guarda semejanza con la cáscara de una uva obscura por serpigmentaday rodeanalcontenidogelatinosodelojo. L a capa
Retina
A
B
C
del nervio
Capa de soporte
+
Coroides vascular Capa
+
retiniana Capa
Fig. 282. Esquema en los cuales se ilustranlastres capas delapareddel ojo. A , Capa de sostén del ojo. vascular dentro de la de sostén. C. Capa retinaria por dentro delas capas externas.
B, Capa
1018
SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
media del ojo es muy vascular, por Io cual a veces se llama capa vascular. En la figura 28-28se advierte que la capa media está sobre la superficie interna de la capa de sostén. En los dos tercios posteriores del ojo, la capa media consiste enunamembranadelgada, este segmento posterior delgado de la capa media se llama coroides. Además, en la figura se advertirá que hacia la porción anterior del ojo la capa media se torna gruesa para formar el llamado cuerpo ciliar, este cuerpo,enforma de un borde engrosado de tejido rodea la parte anterior del ojo; apartirde éI, se extiendenhacia dentro los llamados procesosciliares (fig. 28-28). Hacia delante, la capa media del ojo se continuá en el iris (diafragma) (fig. 28-2B).El iris es la porción pigmentada del ojoquepuedeobservarseatravés de la córnea (fig. 28-12);según el contenido de pigmento del iris los ojos son azules pardos o de otro color. En realidad, el pigmento es abundante en todos los sitios dela capa media; ello ayuda a que la pared del ojoseaaprueba deluzydisminuye la reflexión. La capa media conduce vasos sanguíneos yen la porciónanteriorcontienemúsculoliso. El músculo liso del iris regula el diámetro de su abertura, la pupila (fig. 28-12).El músculo liso del cuerpo ciliarmodifica la tensiónde la zónula (a veces Ilamado ligamerlto slispensorio del cristalino), no de la manera que inicialmentepudierapensarse,estoes, que su contraccióntraccione lasfibrasdelasque cuelga el cristalino, sino porque la contracción disminuye la tensión sobre ellas, comodescribiremos en detalle más adelante. De esta manera, el ojo experimenta acomodación para enfocar objetos cercanos. El músculo del cuerpo ciliar es, en consecuencia, factorimportante del mecanismode la acomoda-
2) Un espacio entre el iris y el cristalino llamado chmara anterior del ojo (fig. 28-3),ocupado por un líquido, el humor acuoso. 3) Cristalino .(fig. 28-3). 4) Una substanciatransparente gelatinosaIlamada cuerpo vítreo, que llena el interior del ojo detrás del cristalino(fig. 28-3). Un haz de luz se desvía al pasar oblicuamente de unasubstanciaque tiene un índicederefraccióna otra coníndice de fraccióndiferente. La córnea es curvay la diferenciaentre su índicederefracción y el aire es mayor que la diferencia entre los indices de refracción de cualquiera de los medios que después debe atravesar la luz para llegar a la retina. En consecuencia, en lo que se refiere a la refracción de la luz, la superficie anterior curva de la córnea tiene importancia máxima. Pero, el cristalino posee índice de refracción poco mayor que el del humor acuoso, por delante y del cuerpo vítreo, por detrás. Su importancia peculiar estriba en que, por ser elástico, puede modificarse su longitud focal por la contracción de losmúsculosunidasa las fibrasdeligamentosuspensorio: de esta manera, permite que se enfoquen en forma precisa objetos a distinta distancia. Al atravesar el cuerpo vítreo y llegar a la retina, la luz no llega inmediatamente a los fotorreceptores, puesestánen la porción profunda de la capanerviosa situada directamente contra la capa pigmentaria de la retina (fig. 28-15).Para llegar a los fotorreceptores, la luz primero debe atravesar las fibras y las célulasnerviosasquesepresentanenlascapas internas de la capa nerviosa de la retina (las capas adyacentes al cuerpovítreo). Después, cuando la luz llega yestimulalosfotorreceptoresen la capa profunda de la porción nerviosa de la retina, los impulsos nerviosos que desencadena el estímulo lumiridt7. noso deben pasar en dirección opuesta a las fibras y La posición de la capa retiniana se ilustra en la fi- los cuerpos de células nerviosas hacia el cuerpo vígura 28-2C.Está compuesta de dos capas: la que re- treo. En estesitio, en la capadelaretinainmeviste la capa media del ojo es pigmentada; la otra, diatamente adyacente al cuerpo vítreo, los impulsos que a su vez cubre a la capa pigmentada, consiste en son conducidos por fibras nerviosas que se dirigen tejido nervioso. La capa nerviosa de la retina no se al sitio de salida del nervio óptico, por el cual curextiendea la parteanterior delojo(fig. 28-2C), san hasta llegar al cerebro (fig. 28-15). pues en este sitio no puede enfocarse la luz, contiene células nerviosas especiales llamadas bastones y co- DESARROLLOEMBRIOLOGICO yios que son los fotorreceptores. Además, la retina La retina se desarrolla como evaginación del prosencontiene los cuerpos celulares de muchas interneurocéfalo, que en etapa temprana de desarrollo es hueco. nas,de célulasganglionaresyabundantesfibras La pared anterior se proyecta hacia delante y forma la nerviosas. La mayor parte de estas últimas convervesícula óptica prlmarla (fig. 28-4, 1). La evaginación se gen en el sitio en el cual el nervio óptico sale del ojo contrae en el sitlo de origen de prosencéfalo y la porpara atravesar la esclerótica (fig. 28-2C). ción estrechada se llama pedículo óptico (fig. 28-4, 1). MienMedios refringentes del ojo. La luz atraviesa los si- traselprosencéfalo se extiendehaciadelantepara forguientes medios para llegar a la retina: mar la vesícula óptlca, el ectoderm0 situado inmediatamente por delante se engruesa (fig. 28-4; ectoderm0 del 1) La substancia de la córnea (fig. 28-3).
(?/O
cristalino). La pared anterior de la vesicula óptica se invagina de modo que la vesicula toma forma de copa cuya pared tiene dos capas(flg.28-4,2y 3). AI mismo tiempo, el ectodermo engrosado por delante de la vesicula óptica se invaglna y forma la vesícula de/ cristalino (fig. 28-4, 2),la cual se separa del ectodermo del que se originó(fig.28-4, 3). La formacióndelcristalino esun ejemplo de inducción, como se describió en el capitulo 6. Mientras tanto, la vesicula óptica se ha convertido en una copa profunda y como la pared anterior orlginal es comprimida hacia atrás, forma la capa interna de la copa (fig, 28-4, 3)y se convierte en la capa nerviosa de la retina.Laparedexternade la vesicula se torna enla capa plgmentarla (externa) de la retlna, que se muestra en negro en la figura 28-4, 4. Lascélulasde los elementosepitelialesdel OJO en desarrollo que crecen actlvamente necesitan rlego san-
Conducto de Schlemm I
Cámara
Cuerpo vítreo
Fig. 28-3. Esquemadel ojo en corte longitudinal.
P A r t e r l a s clltares I-"
\L Mácula lútea
-
- -
Lámlna cribosa
Duramadre
sos centrales de la retlna
'
I\
1019
guíneo especlal queesproporclonado,alformarse el ojo, por una arterla que entra siguiendo el pedículo óptlco, llamada arferla hialoidea (fig. 28-4, 3).Ulteriormente se atrofia al formarse otras fuentes de riego sanguíneo. No se ha dllucldado cabalmente el origen del cuerpo vitreo; es una substancia tntercelular amorfa semejante a jaleaqueconslsteprincipalmente en agua, mantenida en su sltio por ácldo hialurónico. También hay algunas fibrlllas colágenas delicadas. El mesoderrno que rodea al OJO en desarrollo orlglna la capa meda y de sostén del globo ocular (flg. 28-4). Los párpados se desarrollancomoresultado de que dos pliegues de ectodermo con centro laminar de mesodermo se extiendensobrelacórnea en desarrollo (fig. 28-4). La substancia de la córnea se forma a partir del mesoderrno, pero persiste ectodermo enla superficie anterior que forma el revestimiento epitelial (flg. 28-
I
nervlosa
Y 0/1)0
\'
Nervlo óptlcc
Piamadre Aracnoides
a 10
Fig. 28-4 . Esquema de C L estapas en el desarrollo del Ver det alles en el texto.
anterlor
4). La cámara anterior se produce como un espacio en el mesodermo (fig. 28-4). El epitelio de la vesícula óptica continúa desplazándose hacia adelante para formar un revestimiento para la porción posterior del cuerpo ciliar y del iris, estructuras que provienen del mesodermo (fig. 28-4, 4).
ESTRUCTURA MICROSCOPICA DE LAS DIVERSAS PARTES DEL OJO Y SU RELACION CON LA FUNCION Córnea La córnea es la parte anterior de la capa de sostén del ojo (fig. 28-2A). Es transparente y avascular; su radio de curvatura es más pequeño que el resto de la pared ocular. Por estar descubierta, la córnea puede experimentar cortaduras, erosiones traumatisy mos. AI tratar las lesiones cornealesimporta saber que tiene aproximadamente 0.5 mm de grueso en la porción media y es algo más gruesa en la periferia. Capas de la córnea. La córnea (fig. 28-5) consiste principalmente en tejido conectivo denso llamado substancia propia; transmite libremente la luz aunque consiste en substancia intercelular y células (fig. 28-5, 3 ) . La substanciapropiaestálimitadahacia
delante y atrás por membranas de substancia intercelular homogénea (fig. 28-5, 2 y 4 ) . Por delante, la córneaestácubiertade epitelioplanoestratificado no querutinizado (fig. 28-5, 1) y poratrás está revestida de una sola rapa de células endoteliales (fig. 28-5, 5). El epitelio que cubre la córnea tiene grosor de variascapasyposeeabundantes terminacionesnerviosas, principalmente sensibles al dolor (fig. 2030A).Al estimularlas, se producen de manera refleja parpadeo y lagrimeo. La superficie anterior de la córneadebemantenersehúmedaporlaslágrimas constantemente, y el moco de las glándulas conjuntivalespueden ayudar en este sentido.Probablemente tenga importancia que la superficie libre del epitelioen la parteanterior de la córneaposee abundantes microvellosidadessemejantesalasde las células conjuntivales (fig. 28-25) que tienen la facultad de retener una película de lágrimas sobre la superficie corneal. En caso de que las vías nerviosas queparticipan en los reflejos mencionadospresentendisfunción o sedestruyanporenfermedad,la acción de limpieza de la superficie interna húmeda de los párpados sobre la superficie corneal (que pudiera compararse a la acción de los limpiadores de
parabrisas y el líquido de lavado del parabrisas del automóvil) se torna insuficienteparaconservar la salud de la córnea, de modo que la superficie corneal se seca y puede ulcerarse. El epitelio corneal está relativamente lejos de una fuente de nutrición porque el tejido conectivo subyacente carece de capilares. Sin embargo, debe ser eficaz la difusión de la cual dependen las células, porque el epitelio corneal regenera rápidamente al ser lesionado. Debajo del epitelio corneal se advierte una membrana basal bien desarrollada. Como el epitelio cornealpuedeobtenersefácilmente del ojo deanimales de laboratorio, ha resultado útil para estudiar la formaciónde la membranabasal.Como mencionamos en el capítulo 8 al mencionar cómo se forman las membranas basales,DodsonyHayhan comprobado que en substratos adecuados el epitelio cornealpuede producirmembrana basal in vitro inclusodespués de ser aisladodeotrostejidos del ojo, lo cualindicaque la membrana basales pro.
Fig. 28-5. Izquierda. Microfotografía de la córnea. Derecha, Microfotografíascongranaumento quemuestranpartescaracterísticas de la córnea: 1) epitelio plano estratificado; 2) membrana de Bowman; 3 ) substancia propia; 4) membrana de Descemet; 5) endotelio de Descemet.
ducto del epiteliomismo.Además, el epitelio tiene la capacidad de formar fibrillas colágenas semejantes a las observadas en el estroma corneal. Es interesante que, a pesar de ello, el epitelio parezca necesitar intima cercanía de la cápsula de cristalino o del estroma corneal (muertos o vivos) para alcanzar su potencialidadcompletaparafabricar la membrana basal y fibrillas colágenas (de estroma); sin embargo, substratos artificiales de colágena también brindan sostén para la formación de estos productos en alguna medida (Dodson y Hay). La capaanterior acelular del estromacorneal sobre la cual apoya la lámina basal del epitelio corneal se llama membrana de Bowman (fig. 28-5, 2). Es una capa homogénea y transparente que con el ME muestrafibrillascolágenasdispuestasal azar. Se considera que constituye una barrera protectora resistentealostraumatismosya la invasiónbacteriana; cuando se destruye, no se regenera. La membrana de Bowman no se extiende de la córnea
Fig. 28-6. Micrografía electrónica de barrido del endotelio que reviste l a superficie posteriorde la córnea del ojo del conejo. Descubre (en vista de superficie) la forma hexagonal regular y las interdigitacioneslateralesdelicadasde lascClulas planas.(Las partículassobre la superficiede la membranasonartefactos.) (Cortesía de P. Basu.)
superficieinterna de la córnea(fig. 28-5, 5). El microscopioelectrónicode barrido descubreclaramente que las células planas tienen contorno hexagonalinterdigitado(fig.28-6). Quien desee -detalles adicionales de la estructura finade la córneapuedeconsultar los trabajosde Sheldon y Jakus. Trasplante corneal. Se emplean con bastante buen éxito homoinjertos (aloinjertos) de córnea. El motivoprincipaldeloanteriorparece ser que la córnea no contienevasossanguíneos ni linfáticos, típicos, sino consisteprincipalmenteensubstancia intercelular. Por ello, la antigenicidad de las células queestán en el estromapermaneceocultaycualquierlinfocitoquepudierareconocerestas células como antigénicas no se pone en contacto con ellas por la protección que brinda a la substancia intercelular. Basu ycolaboradores,valiéndosede la cromatina sexual (cuerpodeBarr)comomarcadory para análisis de cariotipo, comprobaron que en animales de laboratorio y en seres humanos persisten las células originales del homoinjerto; en consecuencia, las células en el estroma del injerto corneal no sonsubstituidaspor células del huésped. En realidad, los autorescomprobaronque en unpaciente las células originales del estroma del injerto persistían seis años después de practicarlo. Esclerótica
a la esclerótica; el sitio donde termina (que es también donde la córnea se convierte en esclerótica) se llama limbo (lat. limbus, borde). La mayor parte del estroma corneal la substancia propia, forma aproximadamente 90% del grosor de este órgano. Contiene capas de fibroblastos aplanados dispuestos a manera de emparedado entre aproximadamente 25 capas paralelas (llamadas laminilfas) defibras colágenas. Estas capaspuedenadvertirse en la porción izquierda de la figura 28-5. Las fibras colágenas de las laminillas están dispuestas paralelamente a la superficie, y las de una laminilla dada forman un ángulo con las de la siguiente. Además, hay fibrillas que se distienden de algunas laminillasalasadyacentesy de estamaneraunen las capas de la substancia propia. Las cifras colágenas están incluidas en una matriz transparente que contiene glucosaminoglucanos sulfatados. Otra capa acelular homogénea, llamada membvana de Descemet (fig. 28-5, 4) está situada por detrás de la substancia propia; se considera membrana basal muy desarrollada y contiene colágena con disposición característica (ver Jakus). Pertence a la capa más posterior de la córnea, el endotelio de Descemet, que es una sola capa de células que reviste la
La esclerótica es unacapadetejidoconectivo blanca y resistente formada por haces de fibras colágenas entre los cuales hay fibroblastos aplanados (fig.28-7). Hayalgunasfibras elásticasmezcladas con las colágenas. Las fibras no están dispuestas con tanta regularidad como en la substancia propia corneal y la matriz en la cual están incluidas tiene composición algo diferente. La esclerótica es lo bastante gruesa para permitir suturarla desde el exterior sin que la agujapenetre en la capa media de la pared ocular. Además,tieneresitenciasuficiente en los adultos para soportar presión intraocular muy alta, sin experimentar estiramiento. La opacidadde la esclerótica,encomparación con la córnea,depende en gran medida del mayor contenido de agua; ello puede comprobarse impresionantemente al enviar un chorro de aire sobre una porcióndescubierta de la esclerótica,que se torna completamentetransparente. El motivo de que la córnea conserve la transparencia es que el agua (líquido tisular) es eliminada constantemente por sus superficies,de modoque si cualquiera de ellas se daña se torna opaca enla región determinada. Por ejemplo, si algo del cuerpo vítreo llega a ponerse en
culode
contacto con la superficie posterior en cualquier sitio, la córnea se torna opaca en ese punto. En lo que se refiere a medir la presión intraocular valiéndose de un tonómetro, es importante recordar que la esclerótica de distintos ojos presenta rigidez diferente; en consecuencia, si la rigidez de la esclerótica es muy grande, puede dar una lecturafalsa de presión. En la parte posterior del globo ocular la porción más externa dela esclerótica se continúa con la durarnadre y generalmente con la aracnoides del nervio óptico (fig. 28-3). Además, la capa más interna de la esclerótica, enformade disco perforado, cubre lo que de otra manera sería un orificio, y a través de ella el nervio óptico sale del ojo (fig. 2822). Las fibras del nervio óptico atraviesan las perforaciones del disco, de modo que esta parte de la esclerótica se llama lhrnina cribosa. Riego sanguíneo. La escleróticaconsideradaglobalmente, formada por tejido conectivo denso; posee pocos capilares. Sin embargo, muchos vasos de gruesocalibrelaatraviesanoblicuamentepara llegar a la capa media del ojo; atraviesan la esclerótica endirecciónmás o menosanterior (fig.28-3). Las arterias ciliares anteriores entran al lado (o algo por delante) del cuerpo ciliar (fig.28-3),y las arterias ciliaresposteriorescortasylargasatraviesan la esclerótica detrás del ecuador(fig.28-3). Las arteFibrasmeridionales liso músculo de
Fibras radiadas Cuerpo Fibras ciliar circulantes Ligamento liso rnusculode
Esclerótica
riasciliaresposterioreslargas,al entrar en la capa mediadel ojo, siguen un trayectodirectohacia el cuerpo ciliar; las cortas se ramifican. Cuatro venas vorticosas de grueso calibre drenan la mayor parte de la sangre de la túnica media y pasan oblicuamente hacia atrásatravésde la esclerótica,cerca del ecuador(fig.28-3). Las arterias ciliaresposeen venas satélites. Coroides La coroides es la parte de la capa media del ojo por detrás del cuerpo ciliar; sólo tiene 0.1 a 0.2 mm degruesoyconsiste en tres capas,que explicaremos. Epicoroides. Esta capa, la másexterna,consiste principalmente en fibras elásticas unida a la esclerótica. En ella hay muchas fibras nerviosas que terminan en cromatóforos. Estas son células pigmentarias voluminosas que se observan en la figura 28-18. Algunas tienen forma irregular con prolongaciones semejantes a una amiba. Se discute si este pigmento es producto por las células o es captado por pigmento producido enla retina. Sin embargo,duranteuna breve etapa de la vida fetal incipiente, antes que haya pigmento, las células pigmentarias futuras de las coroides son dopa-positivas; ello sugiere que la melanina es producida por célulaspigmentariasde la
Conducto Espolón esclerótica lade Schlemm de
Limbo
eSclerOcOlnea,
Iris
Fig. 28-7. Microfotografía de la zona que se muestra a la izquierda en la figura 28-14A, en la cual se ilustra más minuciosamente la regi6ndel ángulo deliris. Para orientación, debe examinarse primero la figura 28-14A.
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Y APARATOS DEL CUERPO
coroides y después almacenada in situ. Es interesante que la melaninaobtenida del tracto uveal tiene propiedadesantigénicas diferentes de la de otros sitios del cuerpo. Por la epicoroides cursan las dos arterias ciliares poteriores largas sin ramificarse. En la porción anterior de esta capa hay pocas fibras de músculo liso, que representan el comienzo del músculo ciliar. Capa vascular. Los vasos coroides que provienen de las arterias ciliares posteriores cortas y que drenan en las venas vorticosas están en esta capa media de la coroides (fig. 28-18). El estroma es semejante al de la epicoroides. Coriocapilar. La capamásinternade la coroides (fig. 28-18) consiste en una capa de capilares que se cuentan entre los de mayor calibre del cuerpo. Algunos, especialmente los queestán por fuerade la mácula (que explicaremos), tienen la anchura de sinusoides; permiten el paso rápido de sangre del lado arterial al venoso. Membranade Bruch. Comoseparaciónentre la coriocapilar y la capa externa de la retina, hay una membrana vítrea llamada membrana de Bruck. Tiene componentes elásticos y de membrana basal, formados por la coroides y la retina respectivamente. La membranade Bruch es semipermeable,ya travésde ella y del epiteliopigmentarioretiniano pasan los metabolitos esenciales para los fotorreceptores. Cuerpo ciliar Las tres capasde la coroides se continúan hacia adelante con el cuerpo ciliar, el cual se extiende hacia adelantehastaunsitiodondesobresale hacia dentro un reborde angosto y corto de la esclerótica, llamado espolón escleral (figs. 28-3 y 28-7). El cuerpo ciliar, como engrosamiento de la capa media del ojo, forma un anillo en la superficieinternade la esclerótica detrás de este espolón (figs. 28-3 y 28-7). Al cortar longitudinalmente el ojo, el anillo se secciona transversalmente y tiene aspecto de triángulo, con la base orientada en la cámara anterior y el vértice que se dirigehacia atrás alacoroides(fig. 28-3). La epicoroides, elástica en el cuerpo ciliar, es substituida por fibras de músculo ciliar; son de tipo liso y forman la mayor parte del cuerpo ciliar (fig. 28-7). Las fibras del músculo liso del cuerpo ciliar están dispuestaspara hacertracción en tresdirecciones; en consecuencia, se distinguen tres grupos de fibras; a saber: 1) las fibras meridionales (un meridiano de un globo va de polo a polo y cruza perpendicularmente el echador), que nacen en las epicoroides cerca del
cuerpo ciliar y pasan hacia adelante para terminar en el espolón escleral (fig. 28-7); 2 ) fibras radiales, más profundas que las meridionales y que se extienden a manera de abanico hacia atrás para formar una inserción amplia en el tejido conectivo de la coroides (fig. 28-7), y 3) fibras circulares, situadas cerca del borde interno del cuerpo ciliar junto a la base y que se disponen para rodear al ojo en este sitio (fig. 287).
Paracomprendercómo la contraccióndelas fibras de músculo liso en el cuerpo ciliar modifica la forma delcristalino,debendescribirsealgunas característicasdelcristalinoy el mecanismodesuspensión del mismo. Cristalino Desarrollo embriológico. En primera etapa en s u desarrollo el ectodermosuprayacentea la vesícula óptica se engruesa (ectodermo del cristalino fig. 284, 1). El ectodermo engrosado sobresale hacia dentro para formar la vesícula del cristalino (fig. 28-4, 2); la vesícula se separa del ectodermo de la superficie y, en consecuencia, se convierte en estructura hueca cuya pared posterior es mucho más gruesa (por estar formada por células cilíndricas altas) que la pared anterior (fig. 28-4, 3). La cavidad dentro de la vesícula del cristalino tiene forma más o menos semilunar y por último se oblitera. Después de desprenderse del ectodermo, la vesícula se desplazahacia dentro y gradualmente adopta forma bicóncava (fig. 28-4, 4). Diferenciaciónde las célulasdelcristalinoen fibras. El cristalino se convierteenestructuratransparenteylascélulasepitelialesqueloforman se convierten por diferenciación en lo que se ha llamado fibras de cristalino; en este proceso desaparecen los núcleos. Las primerascélulasepitelialesquese diferencian son las de la capa posterior de la vesícula; se convierten en las fibras primarias del cristalin o como se muestra en la figura 28-8. Sin embargo, las células epiteliales de la pared anterior de la vesícula original del cristalino (que se muestran en la mitad superior del cristalino en la fig. 28-8, marcada epitelioanterior), permanecenintactas y,en realidad, proliferan, pues en ellas se advierten fácilmente durante el desarrollo fetal imágenes mitósicas. Crecimiento del cristalino. En el ecuador las células cilíndricas de la capa anterior brindan un mecanismodecrecimientoporaposición. Sin embargo, en el ecuador el recubrimiento del cristalino por células cilíndricas de la capa anterior termina (fig. 28-8, ecuador). El crecimiento del cristalino ocurre en este sitio porque lasúltimascélulas (másposteriores) delepiteliose alargan ytransforman en fibras del
010 Y OlDO
cristalino, llamadas fibras secundarias para diferenciarlas de las primarias que forma el epitelio posterior(fig. 28-8). Como el fenómenodecrecimiento ocurre debajo de la cápsula del cristalino, las células epiteliales pueden ser acomodadas al alargarse sólo porque se doblan hacia dentro, como se muestra en la figura 28-8. Cuando cada célula al convertirse en fibra aumenta de longitud, la curva desaparece y se torna recta en cierta medida, como puede advertirse en las fibras secundarias más profundas que han sido cubiertas por más jóvenes (fig. 28-8). El cristalino crece porque las células epiteliales de la capa anterior y la región del ecuador siguen diferenciándoseenfibras del cristalinoque se añaden (debajo de la cápsula) a la periferia, inmediatamente por detrás del ecuador. Las células de la capa anterior, al proliferar y desplazarse hacia el ecuador, actúancomocélulasprogenitoraspara la formación de nuevas fibras, pero se diferencian en fibras sólo en el ecuador. AI formarse nuevas fibras en este sitio, aumenta el diámetro del cristalino. Las fibrasdelcristalinodurantoda la vida,lo cual es notableporquetodas las células epiteliales queparticipan en suformación se conservan. No hay pérdida defibras del cristalino; en consecuencia, no hay recambio celular para conservarlas. Só-
Cápsula
Epltelio ecuatorlal
lo se advierte suma de fibras adicionales durante toda la vida. Antesque una célula epitelial del cristalinose convierta en fibra, posee núcleo y la mayor parte de los organitoscitoplásmicoscorrientes. En la transformacióndeuna célula de cristalino en fibra del cristalino, la cromatinanuclear se desvanece, desaparecen los nucléolos y la cubierta nuclear presenta ampollas y al parecer se disuelve. Los únicos organitos que persisten son algunos microtúbulos de disposición longitudinal (fig. 28-9 Mt) y acúmulos de ribosomas libres (fig. 28-9, R). El resto de las fibras tienen aspectogranulosocon el ME (fig. 28-9), y contienen las proteínas características de las fibras, las cristalinas. Sin embargo, la síntesis de proteínas parece continuar en las fibras del cristalino neoformadas. Como ha desaparecido el núcleo, la síntesis continuada de proteínas exigiría RNA mensajero de gran duración. Cápsula del cristalino. En esencia, es unamembrana basalmuygruesay bien desarrolladacon abundantes fibras reticulares. Es formada por las células epiteliales del cristalino. Además de la colágena y las glucoproteínas habituales de las membranas basales tiene glucosaminoglucanos sulfatados. Al igual que las membranas basales en general, es rica
Polo anterlor
Flbras
Núcleos de fibras del
Fibras primarias del cristalino
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c m;talino
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Fig.28-9. Micrografía electrónica ( X 30 000) de parte de una fibra del cristalino de un feto de rata en corte longitudinal. Hay microthbulos (Mt) paralelos aleje mayor de la tibra. En la substancia de la fibra hay esparcidos ribosonlas libres. aisladas o en conglomerados (I<).(WiIll5 N . R., Hollenberg M . I . , y Braeievelt. C . R.: Can. J. Ophtalmol., 4:307,1969.)
en componentes macromoleculares de carbohidratos y, en consecuencia, se tiñe intensamente con la técnica de PAS. Cuando las células epiteliales estánformando la cápsula del cristalino, sus membranas celulares presentan interdigitacibn amplia (Pen la fig. 28-10), y la membrana de l a superficie libre se engruesa (APM, en la fig. 28-10), En este sitio, se añaden Iáminas deli.cadas sucesivas de materialfibrilara la cápsulaenformación(fig.28-10). La cápsula del cristalino está sometida a fuerza de tensión que tiende a hacer que el cristalino adopte forma más o menos globular. Sin embargo, la pérdida de agua al envejecer el cristalino l o torna menos elástico de modo que la amplitud de foco logradaporesteórganodisminuye y obliga que a muchosindividuosnecesitenanteojosparaenfocar objetos cercanos. Zónula
El cristalino está unido al cuerpo ciliar por
la zti-
rlulu (fig. 28-3, urribu, derecha, Z); la z6nula consis-
te en filamentos, fibras y haces de fibras (fig. 28-11); a veces se llama ligat)wltosuspellsorio de/ cristalitw. La zónula tiene una zónula ancha de insercibn en la cápsula, a nivel del ecuador del cristalino y en el cuerpo ciliar (fig. 28-3, izquiprda, no marcada, pero
Fig. 28-10. Micrografía electrónica de la cápsula del cristalino y el epitelio adyacente, del o j o de un feto de rata. C, Cápsula del crlskalino; APM, nlemhrand celular engrosada y replegada de las. células epiteliales que forman la cápsula: P, prolongaclones Iaterales interdigitadds de células epiteliales adyacentes: DB, cuirpos densos y Ma, matriz citoplásmica. (Willis N . R., Hollenberg, M. J. y Braekevelt,C. R . : Can. J. Opthalmol., 4:307,1969.)
Fig. 28-11. Micrografíaelectrónicadebarridodepartede la zónula, insertada a la periferia del cristalino, en el ojo del mono. Adviértame los fascículos gruesos defibras un~das a l a cápsula P. Basu.) del crlstalinosituadoabajo.(Cortesíade
marcada z en la vista con mayor aumento enel rccuadro). Mecanismo de la acomodación.Podría considerarse que la contracción del músculo liso del cuerpo ciliar haría tracción sobre la zónula y de esta manera sobre el ecuador del cristalino para que éste se aplanara y se acomodara para observar objetos lejanos. En realidad, la contracción tiene el efecto opuesto. En lugar deponer tensa la zónula, la contracción del músculociliar, cuyasfibrasestán firmemente unidas a la esclerótica en la región del espolón, tira de la parte del cuerpo ciliar en la cual se inserta la zónula hacia adelarlte y adefztro. Como la inserción de la zónula en el cuerpo ciliar es posterior al sitio de inserción en el cristalino, esta acción relaja la tensicin en la zónula (permite que el cristalino,que en sí mismoestáatensiónacausade la cápsula, se torne más esférico y de esta manera se acornode para observar objetos cercanos. Debe señalarse que la contracción muscular se necesita para mirar objetos cercanos; este es el motivo de que leer "canse" a los ojos más que observar objetos lejanos. Iris
El iris es un disco coloreado con abertura central variable, la pupila (fig. 28-12). No es un disco plano pues el cristalinoloempuja en la porcióncentral
Pliegue semilunar
"
Punto lagrimal
Surcó
d e contracción
Estriaciones radiales
Fig. 28-12. Los componentes del ojo vistos de frente.
(borde pupilar) desde atrás, de modo que esta parte es más anterior que la periferia (fig. 28-3). El espacio detrás del iris, limitado por el cristalino, el cuerpo vítreo y el cuerpo ciliar, se llama chmara posterior del ojo (fig. 28-3); el espacio por delante del iris (y de la pupila por delante del cristalino), limitado por la córnea y la porción más anterior de la esclerótica, se llama chrnara anterior del ojo (fig. 28-3). Las cámaras anterior y posterior están ocupadas por un líquido llamado humor acuoso. Este líquido circula lentamente. Lo más probable es que sea formado en la cámara posterior y pase a la anterior, de la cualexperimentaresorción por mecanismos que explicaremos. Como el borde posterior del margen pupilar del iris y la superficie anterior del cristalino están en contacto y se comprimen, el iris actúaamanera de válvula de modo que el líquido de la cámara posterior puede separar al borde de la pupila de la superficie anterior del cristalino para entrar en la cámara anterior, pero el líquido que tiende apasar endirección opuesta comprime la pupila contra el cristalinoy deesta manera cierra la comunicación entre las dos cámaras. Hacia atrás, el iris está revestido por dos capas: células epiteliales pigmentarias que se continúan con las dos capas del epitelio retiniano que revisten en e! cuerpociliar(fig.28-7). Hacia adelante, el iris está cubierto de manera incompleta por células endoteliales escarnosas semejantes a las del endoteliode Descemet y que se continúan con él. El iris (fig. 28-7) posee abundantes uasos satzguineos y redes de fibras nerviosas. Las arterias, ramas del círculo arterial mayor, siguen un trayecto espiral por el estroma a manera de sacacorchos, de mod o que su luz no es modificada mucho por cambios deldiámetro del iris.Tienen adventicia colágena que impide que se doblen cuando las espirales son comprimidas, y hace que los vasostengan aspecto de líneas grises dispuestas a manera de radio en los iris pálidos o azules. En el estroma hay esparcidos cromatóforos, concentrados en el bordeanterior (fig. 28-7). Los vasos no llegan a este borde. Alrededor de la pupila, y aproximadamente a 1.5 cm del borde,hay una línea festoneadaformada por la regresión de la membrana que cubría la pupila en la vida embrionaria (fig. 28-12). Esta línea divide al iris en porción pupilar y porción ciliar (fig. 28-12). En la porción pupilar hay criptas que desembocan hacia delante. Se forman como resultado de la atrofia incompleta de la membrana pupilar. En la superficieanteriorde la porción ciliar haycriptas menos profundas. Los pliegues de contracción (fig. 28-12) sepresentan en forma de pliegues más profundos que rodean la superficie anterior del iris.
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Y APARATOS DEL CUERPO diafragmaabierto en una cámara, ocasiona dismnución en la profundidad de foco. Por este motivo los anteojos recetados cuando l a pupila está dilatada suelen ser más exactos que los prescritos cuando n o lo está. El color del iris dependede la melanina.Como advertimos al explicar el color de la piel, l a melanina, vista a través de los tejidos, tiene color azul. En consecuencia, sila melaninadelirisse limita a las células epiteliales querevisten la superficie posterior, el iris tiene aspecto azul (siempre que su estroma por delante del pigmento tenga densidad corriente). Si el estroma es más denso que lo acostumbrado, el pigmento en la porción posterior del iris produce en éI colorgris. Si hay suficiente pigmento en los cromatóforos en la substancia del estroma y en el epitelio en l a porción posterior del iris, éste tiene aspecto pardo. En la raza blanca el color definitivo del iris no se observa obligadamente a l nacer. Región del ángulo del iris
Fig. 28-13. Micrografía electrhnica de barrido de la red trabecular del surco de l a esclerbtica en el ojo del mono visto desde cl interior de la cámara anterior. El endotelio que reviste l a s trabPCllld5 y PO" ello5 los espacios trabeculares (S)se contmíia. u r r i l x ,
con el revestimiento de l a superficie posterior de la chrnea. El conducto de Schlemm estaría profundamente con resperto a esia malla.Durante la vida los eiparios trabecularescontendrían humor acuoso. (Cortesía de I'. Basu.! L~u~I-/IL~,
Las fibras vrzusculares del iris provienen de las células anteriores de la capa de epitelio pigmentario, unacontinuaciónde la caparetinianaexterna. El constrictor de la pupila es un músculo semejante a esfínter formado por fibras musculares lisas de disposicióncircular cerca del bordede la pupila. La fuerza con la cual el iris es comprimido sobre la superficie anterior del cristalinodependedeltono de estas fibras. El dilatador de la pupila es menos manifiesto y consiste en una capa delgada de fibras radiadas cerca de la parteposterior del iris;estas fibrasnosoncaracterísticasdemúsculo liso y se considera que son cblulus mioepiteliules. El diámetro de la pupila es regido automáticamente por un reflejo nervioso en el cual la retina es el órgano receptor y los rntisculos del iris son los efertores. Cuando un individuomiraa un objetobrillante, la pupila se contrae lo cual disminuye la cantidadde luz que entra en el ojo, y viceversa. Para cualquiera que conozca defotografía, el diámetropupilar tiene importanciaadicional. La pupiladilatada,como un
El sitiodonde la escleróticasecontinúacon la córnease llama limbo esclerocorneal (fig.28-7). Inmediatamente por detrás del mismo, en l a superficie interna la esclerótica forma un pliegue, el espo16rI escleral, que se extiende hacia dentro y adelante (fig. 28-7) yrodea al ojo. Inmediatamentepordelante del espol6n de l a esclerótica un surco se profundiza en l a capa interna de la esclerótica y se llama surco de / a esclerdtica (en la fig. 28-7 se señala como espaciosdeFontana); tambiénrodea al ojo. En el fondo del surco, hay un conducto ( o un grupo de conductos anastomasados) revestidos de endotelio; se llama conducto de Schlemm (fig. 28-71, y también rodea al ojo. En un corte meridional, el espolón escleral, surco de la esclerótica y conducto de Schlemm se seccionan transversalmente (fig. 28-7). El surco escleral está ocupado (sobre el conducto en el fondo) por una red trabecular laxa de tejido conectivo(fig.28-13); se extiende desde la chrnea, en el lado anterior del surco hacia atrás al borde anterior del espolón escleral; los espacios en la malla antes se llamaban espacios de Fontana (señalados en la fig. 28-7) y comunicancon la cámaraanterior. Los espacios hoy suelen llamarse espacios trabeculares. Están revestidos de endotelioque se continúa con el revestimiento de la córnea(fig. 28-13) y cubre la superficieanterior del iris. En consecuencia, hay humor acuoso en los espacios trabeculares. La túnica media (uveal) del ojo se extiende hacia delante para brindar revestimiento a la pared del ojo entre el iris y el espolón escleral. En algunasespe-
cies este revestimiento es resistente y desarrollado y se llama ligamentopectíneo; a veces se da este nombre para el equivalente relativamente poco desarrollo en el ser humano (íig. 28-7). Procesos ciliares
de Bruch y separa al epitelio del estromavascular de los procesos. El epitelio ciliar, en contacto con el humor acuoso, contiene muchos pliegues profundos de membrana celular, y su superficie libre está cubierta pormembranabasal, característicasquemuy probablementeparticipenen la secreciónde humor acuoso.
Unos 75 pliegues pequeños (cada uno con aproximadamente 2 mm de longitud, 0.5 mm de ancho y 1 Humor acuoso mm de alto) se desprenden del cuerpo ciliar, inmediatamente por detrás de la unión con el iris, hacia FormaciCn, circulación y absorción. El humor la cámara posterior del ojo; se llaman procesos cila mayor liares y suelen observarse algunos en un corte longi- acuoso es un líquido acuoso que contiene parte delassubstanciasquedifunden del plasma tudinal del ojo (fig. 28-14.4). sanguíneo. El cociente dealbúminaaglobulina es Como se indica en la figura 28-2B,el centrode los procesos ciliares es equivalente a la coriocapilar, semejante en el humor acuoso y en el suero, pero el suero tiene concentración de proteínas de 7%, en tanpues consiste principalmente en capilares sostenidos por tejido conectivo delicado (fig. 28-148). Los pro- to que el humoracuoso sólo posee 0.02%. Al igual que el suero, el humor acuoso no contiene fibrinógeno cesos están cubiertos por dos capas de epitelio que y, en consecuencia, no suele coagular. Se discute si corresponde a la continuación de las dos capas de la retina hacia delante (compárense los esquemas B y debe considerarse principalmente como un dializado del plasma sanguíneo comparable al líquido tisular, C en la fig. 28-2). Las células de la capa más profunda son pigmentadas (fig. 28-14B). La capa super- o bien una secreción. Por un lado, es hípertónico en ficial se llama epitelio ciliar (epit. cil. en la fig. 28- relación con la sangre, y lo más probable que la calidad y el índicedeformaciónyabsorciónnode14). La capa epitelial, considerada globalmente, descansa sobre una membrana que se continúa con la penden exclusivamente de factores que participan en
Fig. 28-14. A, Microfotografía conmuy pocoaumento de parte deun cortelongitudinal del ojo en la cual se muestran los procesosciliares. Las flechasindican la circulación del humoracuoso. 8 , Microfotografía con un gran aumento de un proceso ciliar del ojo del conejo. Adviértanse los capilares de grueso calibre (cap.) enel tejido conectivo laxo del estroma. La capa superficial del proceso se muestra como epitelio ciliar (epit. cil.) y la capa situadaprofundamente es la capapigmentaria del epitelio(epit.pig.).
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Y APARATOS DEL CUERPO
la formacicin y la absorcidn del líquido tisular (presiones hidrostáticayosmhtica),sinotambiénde actividades celulares específicas (ver Friedenwald). Aunque es un fluido, el humoracucxo también poseealgode ácido hialurónico. Estudios enel ojo debovinos indican que el ácidohialurónicoestá despolimerizado en aproximadamente 9 5 % yprobablemente este sea el motivodeque el humor acuoso tengaviscosidad muy baja. Aunque los principios generales de la formación y la absorción de líquido tisular (explicados en el cap. 8) son fundamentales para comprender la iormación y la absorción del humor acuoso, hay algunas diferencias entre el mecanismo que actúa enel ojo y en l a mayor parte de los tejidos. Dependen de que el líquido tisularen el ojo está a presión bastante mayor que en los demás sitios del cuerpo. En casi toda la economía, los tejidos querodeana capilares n o están a gran tensión; en consecuencia, una presión hidrostática comparativamente baja en los capilares basta para expulsar líquido a través de sus paredes en los extremosarteriales.Demaneracorrespondiente, la substancia tisular en la cual están los vasos sanguíneos se halla a tensión baja, de modo que las vénuIas no están comprimidas,aunque Ia presión hidrostática en su interior es muy baja. Sin embargo, el contenido del ojo, rodeado por una túnica fibrosa rígidayresistente, se hallaapresi6nconstante; la presicitl intraocular normal varía de aproximadamente 20 a 25 mm de mercurio. Ello exige que la sangre dentro de los capilares del ojo esté a presiónhidrostáticabastantemayorque la presión intraocular general para vencer la presión osm6tica de los coloides plasmáticos y para que se elabore líquido tisular (humor acuoso). Además, se necesita que la sangreen las venasintraoculares se halle a presiónhidrostáticaconsiderable;deotramanera, las venas dentro del ojo se colapsarían a causa de l a presión intraocular. Aunque es posible que cualquier capilar cerca de las cámaras anterior o posterior pudiera contribuir a la formación y la absorción de humor acuoso, l o más probable es que los capilares de los proccsos ciliares, y en medida mucho menor los de la porci6n posterior del iris,elaboren la mayorparte del humor. Es verosímil que el ácido hialurhnico del humor acuoso también se ha formado en el tejido conectivo delicado que forma el centro de los procesos ciliares. El mecanismomásimportantepara la absorción del humor acuoso está en el ángulo del iris y lo describiremos. Como la túnica fibrosa del ojo no puede dilatarse y como las estructuras intraoculares en estado normal tienen dimensión constante y no se comprimen,
para que haya prcsitin intraocular normal debe mantenerse u n balanceentre la lormaci6nyabsorci6n del humor acuoso. Si aparecen enla porci6n anterior del o j o estados que en otros sitios del cuerpo causaríanedema(porejemplo,trastornosde la absorclón de líquido tisular), el ojo tal vez no se hinche; en cambio, a z l r ) ~ e r ~ t l uu prcsiiitl i r ~ f r u ( m ~ l a rUn . aumentode la presi6n intraocular suficiente para ser incompatibleconlasaluddelojo se llama glu1~0rr1ay es lógico que el tratamiento de esta entidadnosológica seencaminaráaaumentar la absorción del humoracuoso,adisminuir la producci6ndelmismo o a ambas cosa\. Aunque en determinadas circunstancias el humor acuosopuede ser producidoyeliminadobastante rápidamente, al pareceren circunstanciasnormales se formayabsorbe con lentitud,probablementea raz6n de 2 mm-' por minuto. Después de formarse el humor acuoso, pasa de la cámara posterior entre el cristalinoy eliris entra enla cámara anterior (fig. 28-14). Se desplaza hacia el ángulo del iris, donde la mayor parte entra en los espacios trabeculares (fig. 28-13), desde los cuales se absorbe por el conducto de Schlemm. El cmldztcto dc Srhlrvrrr~(fig. 28-7) probablemente no tengacomunicaciimdirectacon l o s espacios trabeculares. En consecuencia,paraentrar en el conducto, el humor acuoso debe atravesar el revestimiento endotelial de los espacios, una capa delgada de tejido conectivo y el endotelio que tapiza el conducto. El conducto contiene humor acuoso y drena al exterior a través de troflcos ~ - ~ J ~ P L - ~en ~ la V P Sesclerótica; estos conductos pasan a l exterior debajo de la conjuntiva bulbar, donde llaman se WTIUS ucuosus porque contienen este humor; en este sitio pueden observarse en vida del sujeto con el microscopio de lámpara de hendidura (que mencionaremos más adelante). Las venas acuosas conectan con venas que poseen sangre, de modo que por último el humoracuosodesemboca enel sistema venoso. El trastorno delflujo del humoracuoso en los vasos colectores y las venas acuosas pudiera ser factor que participa en el glaucoma. Despuésde la muerte, la sangre puede acumularse enel humor acuoso y las venascolectorasen el conductodeSchlemm,de modo que en los cortes puede advertirse en estos sitios. Cuerpo vítreo
El cuerpo vítreo es una masa de substancia intercelular amorfa transparente gelificada que a veces se llama h u t n o r vítreo; no se ha dilucidado qué células lo lorman. Está limitadopor la membrana limitante
interna de la retina (que describiremos a su debido tiempo), del cristalino y la superficie posterior de la zónula (fig. 28-3). Además de transmitir luz,por su volumen ayuda hacia delante a sostener en su sitio al cristalino y hacia atrás a conservar la túnica interna de la retina yuxtapuesta a la capa pigmentaria interna. Sise pierde parte del cuerpo vítreo, como ocurre inevitablementeen algunos procedimientos quirúrgicos, las dos porciones de la retina pueden separarse. El humorvítreo tambiénparticipaen el metabolismo de la retina al permitir el paso de metabolitos. El cuerpovítreo es atravesadopor el corlducto hialoideo (conducto de Cloquet), resto de la arteria hialoideadel ojo embrionario(fig. 28-4, 3). Como señala el sitiode la arteria hialoidea primitiva,se dice que representa al humorvítreoprimario(fig. 28-4, 4). El conducto de Cloquet va desde el disco óptico, que describiremos más adelante, hasta la superficie posteriordelcristalino y no suele sernotabledurante la vida(fig.28-3). En algunos casos persisten las estructuras hialoideas primitivas y dificultan la visión. El cuerpovítreo es másdenso en la periferia, dondeseadhierea la membranalimitanteinterna de la retina en toda la superficie, pero lo hace particularmente en el disco óptico.También se adhiere a la superficieposterior del cristalino, cerca desu borde. Composición de cuerpo vítreo. El cuerpovítreo es un sistema coloide hidrófilo. La fase dispersa del sistema probablemente consista en una proteína compleja (uitreina) con características higroscópicas notables y ácidohialurónico. Contiene los cristaloides que en estado normal están en disolución en el humor acuoso. En circunstancias normales el humor vítreo está gelificado y es transparente. Sin embargo, es desnaturalizado por la fijación y en estas circunstancias muestraestructurafibrilar al observarlo con el MF. Con el ME, se advierte que el gel es tá sostenido por una red laxa de fibrillas colagenas dispersas. Se consideraba que el humor vítreo perdido no podía ser substituido, pero Pirie ha comprobado que vuelve a formarse en conejos. Retina
Al describir las capas de la retina, los nombres interna y externa se emplean (al igual para denotar las capas de la pared del ojo) en relación con el centro y el exterior del ojo. En consecuencia, la más interna de dos capas cu2lesquiera de la pared del ojo, o de dos capas de la retina misma, es la más cercana al centro del ojo.
Fig. 28-15. Esquema en el cual se ilustra la disposicihn b h c a de las tres brdenes de neuronas en la porcihn nervlosa de la retina.Adviértase que los rayos luminosos y los impulsosnerviosos viajan en direcciOn opuesta a través de la retina.
La refina se desarrolla a partir de la uesiculu ópti(evaginacih del cerebro), y en un principio consiste en dos capas principales porque la pared anteriorde la vesícula óptica(fig. 28-4, 1) seinvagina hacia atrás en la mitad posterior para formar la copa óptica de dos capas (fig. 28-4, 2, 3 y 4). La capa exterior de la copa se convierte en una capa de epitelio pigrrwltario señalada en la figura 28-15. La capa interna y más gruesa se adhiere a ésta de epitelio pigmentario y se convierte en tejido nervioso, del cual dependerá ulteriormente el sentido de la vista. Tiene importancia práctica señalar que durante el desarrollo hay una hendidura entre las dos capas de la copa óptica invaginada. Aunque el epitelio pigmentario (que se desarrolla a partir de la capa externa) y el tejido nervioso (que se forma a partir de la capa interna) de la copa óptica invaginada por último se unen y adhieren entre sí, la unión de la capa externa a las coroides es mucho más resistente que la unión a la capa nerviosa interna. En realidad,en la vida posnatal pueden sobrevenir estados en los cuales parte de la capa interna (nerviosa) se separa de la capa pigmentaria epitelial externa, lo cual se llama desprendimiento de la retina (aunque es una separación de las dos partes de la retina). Como la nutrición de la porción nerviosa de la retina depende de la difusión a partir de la coroides a través del epiteca
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SISTEMAS Y APARATOS
DEL
CUERPO Fig. 28-16. Esquema en el cual se ilustra la dispos~ción de las neuronas en la parte nerviosa de la retina. El segmento externo del totorreceptor (SE) orientad o hacia el epitelio pigmentarm, está hacia arriba. enel esquema: en consecuencia, l a luz entra en la retina por abajo. Se indicandisposicionessinápticascaracterísticas entre fotorreceptores. interneuronasy células ganglionares en l a retina. Consúltense detalles en el texto. Para las partes del cono marcadas en esta ilustrac i h , ver el pie de la figura 28-20. Las células nerviosasilustradassonestas: bastones,conos: células bipolares de bastones (BB); células bipolaresenanas (BE); células bipolares planas (BP); células horizontales (Hi: células amacrinas(Am); células ganglionares enanas (GEI y células gangllonares difusas (GDI. Recuadro, abajo, izquierda. Esquema de una sinapsi5 en listón. Esta clase de sinapsis se observa entre 1) célula bipolar (B)y 2) una célula amacrina (A) y también una célula ganglionar (G). Adviértase el filamento en listón (FL) con vesículas sinápticas relacionadas. (Tomado de Human Nervous System, Basic Principles of Neurobiology, 2a. ed., por Noback C.R. y Demarest R.J. Copyright 1975, McGrawde Hill Book Company. Modificado DowllingyBoycott, 1966, por Noback C.R., y Laemle L.K.En ThePrimate Brain, Appleton Century-Crofts, Inc. 1970, conautorizacidndeMcGraw-Hill Book Company.)
liopigmentario de laretina, la porción nerviosa despegada experimenta cambios degenerativos a menos que la repongan ensu sitio normal, lo cual puede lograrse por métodos quirúrgicos adecuados. También tiene importancia práctica que al prepararcortes del ojo enel estudio histológico, la falta de unión resistente entre las partes epiteliales y nerviosas de la retina puede hacer que estas dos capas se separen durante la fijación,como ocurrió enel corte que se ilustra en la fig.28-22. Componenteshistológicosbásicos de la porción nerviosa de la retina. En primer lugar, como el ojo es un órgano de los sentidos, debe haber células sensoriales en la retina; de hecho hay dos clases, llamadas bastones y conos. Son células largas y angostas que recibieron estos nombres a causa de la forma de los extremos libres largos. Se extienden un brevetrayecto alrededor del epitelio pigmentario; en consecuencia señalan hacia afuera como se muestra en las figuras 28-15 y 28-19, abajo (dohde se muestran cincobastones y un cono). La función
sensitiva de las células depende de las propiedades fotorreceptoras de los extremos libres, que explicaremos. Enel otro extremo del núcleo,cada célula fotorreceptora tiene un axón que pasa hacia dentro (fig. 28-15); en este sitio los axones de los bastones y los conos hacen sinapsis con dendritas de un segundo ordende células nerviosas; algunas de ellas son células horizontales (H en la fig. 28-16), pero debemos señalar que los axones de los bastones y los conos hacen sinapsis con las dendritas de una segunda capa de fibras nerviosas situadas inmediatamente por dentro de ambos. Se llaman células bipolares (fig. 28-15), porquecadaunaposeeunadendrita orientada hacia los axones delos bastones o los conos y hace sinapsis con los mismos, y en el otro tiene un axón que pasa hacia dentro. Estos axones a suvez forman sinapsis con células nerviosas dispuestas más o menos horizontalmente (fig.28-16), que explicaremos, y también con células nerviosas de un tercer orden,llamado ct.lulas ganglionares (fig. 28-15). Estas últimas recibieron este nombre no
porque estén en ganglios sino porque guardan semejanzasuperficial con las células observadasen 10s ganglios. Las célulasganglionaresposeencilindroejes o axones no mielínicos que al llegar a la superficie interna de la retina describen una curva en ángulo recto(fig.28-15),ypasan alsitio desalidade nervio óptico cuyas fibras son axones 1 7 0 n~ielínicos de las células ganglionares. Deben destacarse algunos hechos básicos de esta descripción preliminar. En primerlugar,paraestimular las prolongaciones semejantes a bastones y conos de fotorreceplores,como se muestraen figura 28-15 la luz del cuerpo vítreo debe atravesar las dos capas internas de células nerviosas de la retina (células ganglionares y bipolares), y después de los cuerpos celulares de los fotorreceptoresmismospara llegara los extremos fotorreceptores. Cuando éstos son estimuladospor la luz, la excitacióncreadadebedesplazarse en dirección opuesta (hacia adentro) pasando por las célulasbipolaresyganglionares de la porción mzis interna de la retina y desde aquí, siguiend o los axones de las células ganglionares, al sitio de salida del nervio óptico (fig. 28-15). Es patente que para que esta disposición sea funcional, las células nerviosas y sus prolongaciones necesitan dejar pasar la luz libremente a través de ellas sin deformación. Por último, las ondas luminosas y los impulsos nerviosos de los fotorreceptores se transmiten en direcciones opuestas a través de la retina. Detalles de las conexiones sinápticas entre las células nerviosas en la porción nerviosa de la retina. Como puede advertirse en la figura 28-15, hay más bastonesyconosque célulasbipolaresymás célulasbipolaresqueganglionares. Ello brindauna base para la suma de los impulsos aferentes de los fotorreceptores antes que sean relevados por las células ganglionares para llegar al cerebro. Otros aspectos del sentido de la vistatambiénparecendepender de que haya comunicación nerviosadirecta a nivel retiniano entre las distintas partes de la retina. Para este fin, hay interneuronas dispuestas más o menos horizontalmente en dos niveles, que se muestran en la figura 28-16. En primer lugar, aproximadamente en el sitio donde los axones de los conos y los bastones hacen sinapsis con las dendritas de las células bipolares (marcadas BB, BE y BP en la fig.28-16),están las llamadas células horizontales (H), aproximadamente a una tercera parte del camino hacia abajo en la figura 28-16. Como se advierten en el esquema, los axones de los bastones tienen conexionessinápticas conestascélulasytambién con las células bipolares de los bastones (BB). En este mismo nivel, los axones de los conos también ex-
perimentan sinapsis con las células Ilorizontales (H) y con las células bipolares enanas (BE) y las células bipolares planas (BP). Después, más o menos al nivel donde los axones de las células bipolares forman sinapsis con lascélulasganglionares (aproximadamentealas dos terceraspartes del camino descendente en la figura 28-16, se advierten las llamadas células amacrinas(gr. a, sin; rnakros, largos; inos, fibra; ello significa que carecen de fibralarga); se consideraengeneralqueestascélulascarecende axón y sólo poseen dendritas. Las células amacrinas (Am) presentan conexión sináptica con todos los tipos de células bipolares y con las células ganglionares, como se muestra en el tercio inferior de la figura 28-16. Las células gang/ionares se clasifican en dosgrupos:enanasydifusas (GE y GD en la fig. 28-16). Como puede advertirse al estudiar cuidadosamentela figura 28-16, muchos de los contactos sinápticos en la retina son de un tipo especial llamado sinapsis en listón; el dato característico es el listón sinhptico (barra sinhptica), electrodensa, marcada FL (por filamento en listón) en el esquema agrandado en el ángulo inferior izquierdo de la figura 28-16. La sinapsis ilustrada en este sitio es compleja entre una terminal presináptica dc una célula bipolar (B)en la derecha y terminalespostsinápticasquepertenecen a una célula amacrina (A) arriba, izquierda, y a una célula ganglionar (G) abajo,izquierda. La terminal presináptica en esta disposición debe dividir sus actividadessinápticas para simularladosterminales postsinápticas. En los extremosinternosde los conos (una tercera parte hacia abajo en la fig. 28-16) la disposiciónsináptica es aún más complicada; en estesitio,hay sinapsismúltiplescadaunade las cuales suele exigir actividad presináptica para distribuirse en gruposde tresterminalespostsinápticas. La sinapsis en listón se considera especialización estructural para permitir la transmisión sináptica múltiple. Como se advierte en la imagen amplificada en el ángulo inferior izquierdo enlafigura28-16,ellisthn sináptico es unaestructura semejante abastón situada perpendicularmente a la membrana presináptica directamente por detrás de una cresta sináptica entre los pares de terminales postrinápticas. Está rodeado característicamente por vesículas sinápticas y parece participar para guiar estas vesículas hacia las dos membranas postsinápticas al mismo tiempo. Células de sostén de la porción nerviosa de la retina. Como era lógico suponer, en la porci6nnerviosa de la retina se diferencian no s610 células nerviosassinoneuroglia. Las células neuróglicas n o tables son perpendicularesa la superficieretiniana y, como fueron descritas por Miiller, se llaman ciill-
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SlSTEMAS Y APARATOS DEL CUERPO
las radiadas L ~ CMiillcr. Sonlargas y angostas y el núcleo alargado está más o menos a nivel del núcleo de las células bipolares. Las células de Müller, que engeneral se tiñen pálidamente(fig. 28-17) 5e extienden hacia afuera más allá de los núcleos de los fotorreceptores hasta apoyar sobre estas últimas células, donde están conectadas con los bastones y los conos por complejosde unión(fig.28-17). Es tan abundante la substancia filamentosa relacionada conestoscomplejos que l a hilera que se observa a este nivel (fig. 28-17) se consider6 equivocadamente membranaalobservarlacon el MF; y se Ilam6 rrlernbram lir~litunteexterna de la retina(señalada en la fig.28-19).Su verdaderocarácter sólo se comprobó al disponerdel ME. El extremoexterno de las células de Müller se caracteriza además por poseer abundantes microvellosidades largas que sobresalenhacia los espaciosintercelularesde los bastones y los conos(fig.28-17). Las diez capas de la retina. Fundándose en estudios con el MF, se acostumbra describir diez capas en la retina. Sin embargo,debecomprenderseque casi todas ellas no son capas verdaderas que puedan por ejemplo, separarse una de otra; tienen más bien el carácter de zonas con distinto aspecto microscópico que pueden diferenciarse entre sí al observar la retina de la superficieexternaa la interna con el MF. Sin embargo, la clasificación en diez "capas" sigue siendo útil porque es más fácil describir la posición de los diversos elementos microscópicos de l a retina si se dice que están en una capa particular. Las diez capasestánnumeradas en la microfotografíade la retina en la figura 28-18; se facilita interpretar esta imagenalcompararlacon las capas observadas en Fig. 28-17. Micrografía elcctrdnica en l a cud1 se advierten par- el esquemade la figura 28-19. Estas capas y una tes de los extremos externos de las células de Muller en la porción brevedescripción decadauna,sedan a continerviosa tie la retina de una ardilla terrestre. I'
a los abundantes complejos de uni6n entre las células de Miiller y los fotorreceptores antes descritos (fig. 28-17). Las células de Müller sobresalen a través de la "membrana" en forma de microvellosidades al interiorde l a capa 2 (fig. 28-17). La capa 4,se llama capa rluclear. extcwla porque contiene los núcleos muyjuntosentre sí de los f o torreceptores. La capa 5, designada capa plexifovttle cstcrtla, es aquella en la cual los axones de los bastones y los conos hacen sinapsis con las células bipolares y horizontales. Las fibrasformanuna red de tal indole queestacapa tieneaspectoplexiforme al teñirla adecuadamente. La capa 6, se llama capa tlucleat. itltcrtla, contiene los núcleos de las células bipolares, de Müller, horizontales y amacrinas.
Retina
Coroides
Esclelrótic:a
La c u p 7 , denominada crzpa p l c ~ ~ i f o r ~ itllcrrlu, tlc~ es donde los axones de las células bipolares forman sinapsiscon las célulasganglionares. Estas últimas tienen arbolizaciones dendríticas extensas que dan a esta capa aspecto plexiforme con tinciones adecuadas. La rapa 8, descrita como c u p de r c ; I l ~ I ~ j s ptIgliolla)-cs es donde se disponen los grupos celulares y los núcleos de las células ganglionares voluminosas, junto con algunas células neurbglicas. En esta capa también hay vasos sanguíneos retinianos. La c u p Y, o capa de fihvos tlcmiosas, consiste en los axonesde las células ganglionares;despuésde llegar a l a p o r c i h más interna de l a retina,estas fibras se encorvan 90" para seguir después paralelas a l a superficie interna de la retinahacia el sitio de salida del nervio 6ptico. Para ayudar a la transpa-
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Estructura fina de los bastones. Como se advierte en la figura 28-20, el bastón está dividido en un segS capa de flbras del nervlc bptlco mento interno y otro externo por una constricción (e.c.1. El segmento exterrm (ubujo, fig.28-20)es la capa de células garigllonares a porción fotosensible: está rodeado por la membrana celular y, como señalamos, tieneformade bastón, c a m plexlforme 1r;ter.a 7 La substancia del segmento externo.(s.e. en la fig. 28-20) consiste en discos rnembratlosos transversales capa nuclear Interna 6 apilados uno sobre otro en toda su longitud; los dis(células blpolares) cos son vesículas membranosas muy aplanadas; cada disco tiene un espacio angosto entre las dos su5 capa plexlfcrrne exler3a perficies, y hay también un espacio entre discos adyacentes. Los discos de un bastón se muestran con gran amplificación en la figura 28-21, B. El segmentoexterno que posee discos estáconectadocon el 4 capa nuclear externa segmento interno del bastón por una región estrecha que representa un rilio modificado, que se advierte 3 membrana lhmltante externa en el sitio marcado e.c. en la figura 28-20. El segmento interno consiste en dos partes princicapa de bastones y conos 2 pales. La primera, adyacente a la constricción, tiene aproximadamente el mismodiámetroque el segcapa plgrnentarla 1 mentoexternoyposeeabundantesmitocondrias, muchospolirrobosomas,aparato deGolgi y algo Fig. 28-19. Esquemaen e l cual se ilustran las capas de la retide retículo endoplásmico rugoso, retículo endoplásna. Debe compararseruidadosamentecon la microfotografia de mico liso y microtúbulos (fig. 28-20). Evidentemente la figura 28-18, en esta parte del segmentointernoocurre síntesis proteínica. La porción más interna del segmento inrencia no poseen mielina ni vaina de Schwann. En ternocontiene el núcleo y, despuésdeestrecharse esta capa también hay células neuróglicas arácneas, mucho se dilata en su extremo en una terminación prolongaciones de las células de Müller y vasos san- presináptica grande en la cual seinsertanmuchas terminaciones postsinápticas. Estas últimas son terguíneos. La capa 10, la rnembrana limitanteinterna, es minaciones de las dendritas de las células bipolares de bastones (figs. 28-15 y 28-16), y células horizonuna estructura delicada que consiste en las terminaciones de las prolongaciones de las células de Müller tales (fig.28-16). Relación de los discos con la fotosensibilidad. Desy la membrana basal correspondiente. cribiremos la substancia fotosensible de la cual depende que comience la actividad nerviosa en los basRelación entrelaestructura y la función tones y los conos cuando se exponen a la luz. Está en la retina contenida en la membrana de los discos y su componenteprincipal es una proteína,cuya síntesis Funciones de los bastones y conos.Schultz,un anatomista alemán, señaló hace más de una centuria constante mencionaremos a continuación. que las retinas de algunos animales nocturnos sólo Recambio de los discos. En toda esta obra, se ha poseían bastones, en tanto que las de animales diur- señalado cómo se conservan las poblaciones celulares en diversas partes del cuerpo por virtud de que nos estabanformadasprincipalmenteporconos. Dedujoque nuevas células substituyen a las antiguas. Pero punlos bastonesestabanadaptadospara funcionar en luz tenue o en penumbra, y los conos tualizamos que, con la posible excepción de las células receptoras olfatorias, no hay un sistema para el en luz intensa. Supuso que la visión de color depenrecambio deneuronas. Los bastonesy los conos día de los conos.Susconclusiones y susuposición son, claro está, una clase fotorreceptora especial de resultaron exactas. Por ejemplo, el gato posee retina provista únicamente de bastones, y aunque ve bien células nerviosas, pero, sin embargo, no son excepen la penumbra, su visión es en blanco y negro. Sin ción de esta regla general. Young emprendió una seembargo, las aves tienen conos y visión en color, lo rie de estudios que permitieron comprender cómo se cual es el motivo de que el autor de esta obra (Ham) conserva la integridad de las células visuales durante la vida. El recambio necesario para su conservación renunciara a cultivar sus propias fresas. 11
membrana hmltante Interna
no es de toda la célula fotorreceptora sino, en el caso de los bastones, consiste en reposición de los discos, y en los conos en reposición de componentes importantes de los discos. Explicaremos los datos que motivaron esta conclusión. Valiéndosede radioautografía,Drozcomprobó en el decenio de 1960 que la proteína neosintetizada emigraba del segmentointerno al externode los bastones. Young comprobó después que la proteína marcada que llegaba al segmento externo se concentraba en una banda a través de su base, después de lo cual la banda marcada se desplazaba lentamente a lo largo del segmento externo hasta llegar al extremo libre en unos diez días (en bastones de ratones y rata); una vez en estesitio, el marcador desaparecía. Después, se comprobó que la proteína emigraba de esta manera porque se incorporaba en un disco que se movía. Ello indicó que se formaban nuevos discos repetidamente en la base del segmento externo (por repliegues repetidos de la membrana celular en esta región) y se movían hacia el extremo libre al ser desplazados por nuevos que se formaban debajo. Después se descubrió que desaparecían enel extremo del segmento externo porque los fagocitaban las células del epitelio pigmentario donde sobresalen los extremos de los segmentos. Por último, se descubrió que la proteína recién sintetizada pasa a través de la zona de Golgi antes de llegar al segmento externo y se incorporaen un disco en formacibn,y que se produce un nuevo disco cada cuarenta minutos. Conos de la retina. Young señalóqueuna vez que los conosestáncompletamenteformados no producennuevosdiscos. Sin embargo,en los segmentos internos hay síntesis constante de proteína, que se muevehacia el segmentoexterno. En lugar de localizarse en la base, difunde en todo el segmento donde está disponible para reponer la proteína de todos los discos y conservarlos en buen estado funcional. Según Young la forma de los conos se debe a que 10s discos no se reponen. Cuando se forman por vez
Fig. 28-20. Esql~emdde un basthn retiniano en el cual se advierten sus componentes y la distribuci6n de los organitos. La orientación es semejante a la observada en las figuras 28-18 y 28-19. El segmento externo (5.e.) contiene los discos. La estructura de conexión entre los segmentosexternoeinterno está marcada e.c. El segmentointernoestásefialado por s.i. En la porción más externa de este está el cuerpo basal, del cual se extiende un cilio modificadohacia la porcidninterna del segmento externo., El segmento interno consiste en dos partes, una elipsoide(e) y un mioide (m). La primera contiene abundantes mitocondrias. La porciónmioidecontieneretículoendoplásmico rugoso, ribosomas libres y sáculos de Golgi. Más hacia adentro, la célula se contrae hasta que sobresale para rodear al núcleo (n). Después se angosta y termina en una expansión llamada cuerpo sináptico (C.S.), porque en estesitio el fotorreceptorformasinapsiscon otras células nerviosas. En esta parte del bast6n se advierte una sinapsis en listón (verrecuadro,fig. 28-16). (Cortesíade R. Young.)
primera los discos durante el desarrollo,sonmás pequeños que los formados ulteriormente. Como los discos de los conos no se reponen, los formados inicialmente, están en el extremo externo del segmento externo, y los formados más tarde se encuentran más
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SISTEMAS Y Al’AlL4TOS DEL CUEIII’O
cerca de la base del segmento. Como estos últimos son 1712s voluminoso\, el segmentoexternotendríaform a ccínica. Los discos en la porciOn distal del segmento externo de un cono se muestran en la figura 28-21A. Más hacia la base del segmentoexterno,locual no se observa en estamicrografía, las membranasde los discos se continúancon la membrana celular que cubre al segmento, lo cualindica que los discos se formaron en este sitio como resultado de invab’m a ción de la membrana celular (como en los bastones). M á s cerca del extremo libre del segmento se pierde esta continuidad con la membrana celular (fig. 28-21A), de modo que los discos de los conos tienen aspecto más semejante a los que flotan librementeapreciadoshacia el extremodistal del segmento externo de los bastones (fig. 28-21B). La visi6ncromáticaprobablemente se explique por qué hay tres tipos de pigmento visual entre l o s conos,que seríanespecialmentesensiblesa la luz amarilla y roja,azul o verde. En consecuencia, algunos conos reaccionan a la luz de una de esas longitudesdeonda y otros a las demás. Los diversos colores adicionales que vemos dependen del número relativo de las tres clases de conos que son estimulados. En granparte de la retina de los núcleos de los conos, a diferencia de los de los bastones, tienden a disponerse de modo que con el MF,en el corte, aparece una sola hilera. El extremointernodecadaconotermina en una expansi6n a manera de mazo, que a veces se llama c - ~ w r p o,5itluptiro o p d í r l ~ l cdel ~ C O H O . Hollenberg y Bernstein estudiaron los fotorreceptores de la retina de ardillaterrestre,peculiarporquetodos los f o torreceptores son de tipo cono. Advirtieron que los pedículos de l o s conos adyacentes a menudo estaban en contacto directo mutuo, lo cual brindaba una base para la transmisión entre los receptores. Otros estabanseparadosporprolongacionesdecdulasde Müller. La substancia de los pedículos de los conos poseía abundantes sinapis con dendritas de células d e la capa nuclear interna, como se ilustra en la f i gura 28-16. Este tipo de prolongación basal es mucho más compleja que en los bastones (fig. 28-16). Como la capa de bastones y conos n o posee vasos sanguíneos, toda la nutrición proviene por difusión, principalmente desde la capa coriocapilar. Cómo la luz activa los fotorreceptores. Haremos sólo unos comentarios breves, pues este tema compete a los tratadosde Fisiología. La actlvaclóndelfotorreceptor depende de que contiene un pigmento fotoseno sobre ellos, que al sible en los discos transversales
exponerse a la luz causa camblo en el potencial de reposo de la célula El plgrnento de los bastones es rodopslna, que conslste en una proteina de tlpo o p s m combinada con relineno. el aldehldo de la vltamlna A,. Como los bastonesfuncionancuando la intensidad lumlnosa es baja, se haceevidente por qué la Ingestión adecuada de esta vltamlna es indispensable para la visión nocturna. En realldad, la Ingestiónlnsuflclentedeesta vltamlna puede orlginar atrofia del segmento externo de los bastones. AI exponerse a la luz, la rodopslna experlmenta una serie de cambios que producen camblo del potencialaunoyotro lados dela membrana del bastón. Sin embargo. este camblo eléctrico no es una desparalización que desencadene potencial de acclón. como ocurre en otras clases de receptores. Los datos sugleren que cuando u n bastón es estimulado por la luz. la membrana se hlperpolariza y no se despolariza. Se consldera que el mlsmo camblo eléctrlco ocurre cuando los conos se exponen a la luz. Sin embargo, como hay tres clases de conos, cada una especializada para reaccionar a laluz de una longitud de onda partlcular. es probable que haya tres clases de plgmentos fotosenslbles, una para cada tlpo de cono. Se ha alslado una de ellas. la yodops/na; que es sensible a la luz roja. Aunque es muydlfícllpreclsar los potenclalesde transmembrana en las células de las distintas capas de la retlna,particularmente las másexternas, los datos dlsponlbles sugleren que S I puede afirmarse la hiperpolarizaciónde los fotorreceptores Inicia Impulsos, tamblén partlclpa la conducclón de estos Impulsos a las células blpolares y a través de ellas. Sólo comenzando en algunas célulasamacrinasy en las célulasganglionares de la retina los Impulsos recibidos originan desporahzaclón, y ulteriormente se transmiten ondas de despolo largo de los axones de las células larlzaclóna ganghonares. Estos axones,como señalamos, se convierten en las fibras no mielínicas del nervio óptico que llevan los impulsos aferentes a la corteza visual del cerebro. Sensibilidad de la retina a la luz. La retlna es muy senslble a la luz Se calcula que un solo cuanto de energía lumínica basta para estlmular un bastón, y que seis bastones que descargan en una vía común pueden origlnar que unImpulsoaferentecurse por esa vía. Hay cas1 siete millones de conos en la retina humana y 10 a 20 veces este número de bastones. Como se calcula que el núrnero de fibras en el nervio óptico es entre 500 000 a un m111ón, cabe suponer que los Impulsos aferentes transniltldos a lo largo de una flbra dada del nervlo óptico alcerebro se originandel estímulo simultáneode por lo menosvariosfotorreceptores,y posiblemente muchos.
Mácula lútea y fóvea central. Muy cerca del polo posterior del ojo hay una pequeña depresión en la retina,donde es más amarillaqueenotrossitios (después de la muerte) por lo cual se llama rnhcula ltitea (fig. 28-3). Las células y las fibras de las capas internas de la retina divergen desde la mitad de esta
O K )
áreademodoque los fotorreceptores enla parte central, más deprimida de esta región, que se llama fiiuea central, no están cubiertos en la misma medida que los fotorreceptoresenotrossitiosdel ojo. Sobre esta zona en la retina no hay vasos sanguíneos y todos los receptores son conos. Además, los conos,aunque más largos que los acostumbrados, son menos anchos; en consecuencia, hay mayor número, intimamente agrupados, en esta área pequeña que en otros lugares. En consecuencia, esta zona está especializada de varias maneras para una mayor agudeza visual. Só10 la imagen formada en esta zona se interpreta de manera clara y nítida en el cerebro.Porejemplo, al leer estapágina,aunque el lector reconoce quehaypalabras dispuestas en renglones de arriba a abajo, sólo puede ver con nitidez algunos enun momento dado. Para que el cerebro reciba una interpretación detallada de esta página, la fóvea central, al igual que el haz de electrones que se origina en un tubo para imagen de televisión,debe "barrer" la página,letra porletra,palabra por palabra, y renglón por renglón, de arriba aabajo.Porfortuna,aprendemosa reconocer la mayor parte de las palabras o grupos de palabras por la experiencia,sencillamente por su configuración general, lo cual ahorra mucho tiempo. Las fibrasnerviosasde la máculalútea poseen mayor espacio en la papila, o disco óptico que es el sitio de salida del nervio óptico (figs. 28-22 y 28-23) y en consecuencia, están menos apiladas y dispuestascon mayor seguridad que las otrasfibrasretinianas más convergentes. En consecuencia, si ocurre
Fig. 28-22. Microfotografía con poco aumento de parte del ojo en corte longitudinal donde sale el nervio óptico. Obsérvese la forma en que las fibras nerviosas retinianas no mielínicas (fibras no miel.) atraviesan la esclerótica por la lámina cribosa y se extienden en forma de fibras mielínicas del nervio óptico (nervio óptico miel.). También atraviesa lámina cribosa un vaso sanguíneocentralde la retina,queserxtiende por el nervio óptico. Adviértase que en estecorte la capainternade la retina (cl) se ha despegado de la capa externa, el epitelio pigmentario (ep); la separación suele ocurrir en esta línea cuando el ojo se fija y corta. En vida del sujeto, la capa marcada €1 estaría adherida a la pigmentaria.
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edema en la papila, las fibras que llegan de la región macular son las últimas en ser afectadas. Nervio óptico Al igual que la capa de fibras nerviosas de la retina, el neruio óptico en la papila consiste en fibras nerviosas ? I O mielirzicas (fibrasno mielínicas en la fig. 28-22), que contienen tejido neuróglico de sostén y algunos capilares. En l a láminacribosa las fibras nerviosas se rnieli~izar~ (nervioópticomie., fig. 28-27) en la malla fibrosa que se extiende desde la esclerótica (fig. 28-22, láminacribosa),lo cual aumenta el calibre del nervio óptico; no adquieren vaina de Schwann y, enconsecuencia, guardan semejanza con lasfibrasnerviosasde la substancia blanca del encéfalo o médula espinal. Las cubiertas del nervio ya se explicaron y se ilustran en la figura 28-3. Aspecto interno de la retina Ya dl]imos que el ojo es la ventana del cuerpo y que por éI puedenobservarse extructurasInternas. Como muchos cambios funclonales y patológicos del organismo se manlfiestan por cambios en los ojos, ellotiene granimportancia. Para observar el OJO seusa un instrumento llamado oftalmoscopio que emite una luz intensa que se proyecta a través de la córnea al interior del ojo para observar las estructuras en su porción posterior (fondo). Con otro instrumento, el microscopio de lámpara de hendidura, pueden estudiarse en el ojo viviente detalles microscó-
10.10
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Y APAIZA TOS DEL CUERPO
Fig. 28-23. Esquema del aspecto del fondo del ojo derecho visto con el oftalmoscopio
de conjuntiva. córnea, Iris, cristalino, cuerpo ciliar, incluso porción anterior del cuerpo vítreo. En lafigura 28-23 se muestrael fondo del ojo derecho humano viviente según se observa con el oftalmoscopio. La superficie en forma de copa de la retina es rala en vlda del sujeto porque la luz se refleja de los erltrocitos dentro de los capilares de grueso calibre de lamembranacoriocapilar. El fondo tiene aspectogranuloso, que depende en parte de la distribución Irregular del pigmento en el epitelio retiniano, y en parte de conglomeración tosca de células pigmentarias en la caDa vascular dela coroides. Lasfibrasnomielínicasde la retina(capa nueve) convergen en el sitlo de salida del nervio óptico; allí se PICOS
aprietan tanto las flbras retinianas que forman la papila (fig, 28-23); las fibras nerviosas están dlspuestas de manera laxa; en consecuencia, los acúmulos de líquido tisular en el tejido nervioso en la retina producen tumefacción patente de la paplla, signo clínico temprano valiosodealgunosestadospatológicos.Comolapapila tiene forma de disco, de aproximadamente 1.5 mm de diámetro, a menudo se llama disco óptico. Se ve mucho más grande al observarla a través de los medios transparentes del ojo que al descubrirla. Como la lgmina crlbosa blanca (telldo fibroso) es atravesado por las frbras nerviosas grises, y está regada por una red capilar, la papila tiene color rosado pálido que contrasta con el rojo delaretina en los demás sltios. Si los capilresse
atrofian, \a paplla tiene aspecto gris y las pequeñas perforacionesdelaláminacribosa,menosdisimuladas destacan. En caso de atrofiarse las fibras nervlosas, la papila toma colcr blanco compacto; este aspecto puede aumentar ulteriormente por la proliferaclón de tepdo neuróglco y flbroso. La porcióncentral de la paplla, llamada excavación fisiológicas, es un espacio infundibuliforme producido por las fibras nervlosas divergentes. El aumento de la presión intraocular (y otros estadospatológicos)puede desplazar la Iámlna cribosa y las flbras nerviosas hacla atrás. Ello hace que toda la paplla se deprima y adopte forma de tazón, estado que se llama excavación de la papila La arteria y las venas centrales de la retina (fig. 2823) aparecen en el centro de la excavaclón fislológica y, a partir del lado interno, se irradian sobre la superficle interna de la retina,ramificandose en su trayecto(fig. 28-23). Una zona en el polo posterior del O J O , la mácula lútea, brmdalaagudeza visual máxima. En el centro deprimido de esta área, la fóvea central, está algo por fuera del borde de la papila y un pocodebajo del centro de la misma (fig. 28-23). Las dimensiones de la mácula son variables,perosuelen ser semejantesa las de la papila. Por supuesto que los vasos retmianos de grueso calibre que pudieran dificultar la vista no atravlesan la mácula(fig. 28-23), pasan por arriba y por abajodescriblend0 curvas amplias; ello ayuda al estudlante a locallzar la mácula con el oftalmoscopio. De la curvatura de los vasos de grueso calibre se desprenden vasos de menor calibre, y también del lado internode la paplla hacia la reglón macular, pero nunca cerca del centro, que es completamenteavascular. La zona macular tlene color amarlllo en el ser vivlente (con la luz sin rayos rojos) o al descubrirla después de la muerte debldo al pigmento amarillo en capas superficlales. Con la luz blanca corriente es más obscura y roja que el resto de la retina (fig. 28-23). Su color más obscuro depende de aumento de la pigmentación del epitello plgmentario, y elrojointensoresultade la sangre que conttenen los capilares coroides especialmente gruesos detrás de esta área. La fóvea central, vista a través de la pupila, se advierte como un punto brillante diminuto porque refleja la luz, como si fuera un espejo, desde sus paredes cóncavas.
Estructura accesoria del ojo (anexos)
.
Conjuntiva. Es una mucosa transparente y delgadaquecubre el "blanco" del ojocomo conjuntiva b d b a r u ocular (fig. 28-12) y reviste el párpado como conjuntiva palpebral (no ke observaamenos que sehagaeversión del párpado, fig. 28-24). El espacio en el ángulo formado por las conjuntivas palpebral y bulbar se llama fondo de saco. El epitelio es característicamente cilíndrico estratificado con tres capas de células: una capa profunda
del De lor
Orbic de los p
Fig. 28-24. Esquema de un corte perpendicular del párpado superlor. (Segun Duane, A , : Fuch's Textbook ot Ophthalmology, 8a. ed. revlsada. Philadelphia, I.B. Lippincott. 1924.)
de célulascilíndricas,unamediapoligonalyuna capa supeficialdecélulas planas o cúbicasbajas. Las células de la superficie estudiadas con el microscopioelectrónicodebarridomuestranunaredde microvellosidades en la superficie libre (fig. 28-25). La capa media falta en la mayor parte de la conjuntiva palpebral. AI acercarse el epitelio al borde del párpado, se convierte en plano estratificado, que se confundecon la epidermis. Enel epitelio conjuntival hay esparcidas células caliciformes mucosecretorias. Cerca del limbo esclerocorneal el epitelio de la conjuntiva ocular se torna plano estratificado y posee papilasprofundas; se continúacon elepitelio corneal. La lámina propia de la conjuntiva consiste en el tejidoconectivofibrosodelicadoy es particularmentelaxasobrelaesclerótica.Hayacúmulosde linfocitos dispersos, que forman nódulos cerca de los fondos de saco. La substancia propia excepto en el párpado, se confunde con una malla más profunda y gruesa de tejido conectivo colágeno y elástico. La hendidura palpebral es el espacio entre el borde libre de los párpados (fig. 28-12). En el extremo interno de la hendidura palpebral hay un pequeño depósito'de lágrimas, lago lagrimal. En la comisura
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Y APARATOS DEL CUERPO
tuado en la parteposterior del párpado de modo que l a conjuntivapalpebralestáyuxtapuestaa la superficieposterior (fig. 28-24). En el cartílago tarsal están enterradas las porciones secretorias de las glándulassebáceascomplejas,largasydispuestas verticalmente, llamadas glándulas de Meibot1lio, quedesembocan en l a parteposterior del borde libre del párpado (fig. 28-24). Si una de estas glándulas se infecta, en el párpado aparece una tumefacción dolorosa semejante a guisante. Profundamentea la piel quecubre la superficie anterior del párpado se advierten fascículos de fibras de músculo estriado del orbiclllar de los ojos (fig.28-24).Algunasde las fibrascolágenasde la aponeurosis del músculo elevador del párpado superior pasan entre estos fascículos para insertarse en la piel quecubre el párpado.Otrasconectancon el cartílago tarsal y hay un tercer grupo que continúa hacia el borde del párpado, por delante del cartílaFig. 28-25. hlicrografía electr6nica con barrdo de la superticie go. Esta últimacapa del tejido conectivo se torna descubierta de partesde células conjuntivalesadvacentes en el laxa al acercarse al borde palpebral, en el cual for0 1 0 del hamster. Muestra la superticle de l a conluntlva tarsal $uman la linea gris, dato quirúrgico de alguna imporperior. L a desembocadurade un conducto lagrimal c i advierte A lolargodeesta línea gris el párpado U ~ S J C tft>rerhu ~ , Obsbrvense la5 abundantes n l i c r o v r . l l c ~ ~ i d a d ~tancia. ~ puede seccionarse quirúrgicamente para abrir el esque cubren la superficie libre de estas células; la superticie descupacio submuscular conocido por el oftalm6logo cobierta del epitelio corneal también posee muchas mlcrovellosd,ides, que probablemente ayuden a conservar una película tie Iágri- mo espacio intPrnuzrgitml. mas sobre la conjuntiva y las superficies cornedles drscuhir,rta\. Los folículos de las pestañas cursan hacia adelan(Cortesía d e 1’. Ba5u y 1’. Uasrur.) teal pasara la superficie. Se disponen en tres o cuatro hileras inmediatamente por delante de la línea gris. Poseenglándulassebáceasllamadas glátlinterna de los párpados hay un pliegue libre de con- dulas d e Zeis. Entre los folículos están las g l á d d a s juntiva cuyo borde cGncavo está orientado hacia la sudoriparas de Moll. El orzuelo resulta de la infección de cualquier tipo de estas glándulas. pupilay se llama plieguesemilunar (fig.28-12),y Glándulaslagrimales. Las lágrimassonproduciprobablemente sea homólogo a la membrana nictidas por las glándulas lagrimales y varias glándulas tante de las aves. En la comisura palpebral interna sobresaleunapequeñamasacarnosa,la carúncula accesorias. La glárzdula lagritnal está en el ángulo por (fig. 28-12); desde el punto de vista embriológico, es superior externo de la órbita &ea; está dividida elevador del párpado la porción despegada de la parte marginal del pár- el borde externo del músculo superior en dosporciones, el lóbulo orbiturio más padoinferior;enconsecuencia,contienealgunas profundo y el lcibulo palpebral superficial. Algo mefibras de músculo estriado y pocos folículos pilosos nos de una docena de conductos van de la glándula y glándulas sebáceas. Párpados. Ambos están cubiertos en la superficie paradesembocar en el fondo del sacoconjuntiva1 anterior por piel delicada, que contiene los folículos superior. La mayor parte de los conductos de cada lóbulo, al llegar a su final, atraviesan el lóbulo palde pelos muy delgados y algunas glándulas sebáceas pebral. En los dos fondos de saco hay esparcidas y sudoríparas (fig. 28-24). La dermis es excepcionalmente laxa y el tejido subcutáneo, en sujetos de ra- pequeñas glándulas lagrirndes accesorias, las g / á w en el supeza caucásica, casi nocontienegrasa. La queratina dulas de Krause, másabundantesque rior. En l a carúnculahayglándulas aún máspede l a epidermis gradualmente se adelgaza al acercarse la piel al borde libre del párpado, donde la epi- queñas. Es interesante que el ojo puede permanecer dermis se continúa con el epiteliode l a conjuntiva sano sin que haya glándulas lagrimales; ello sugiere palpebral, que como ya lo escribimos reviste el lado que la función de l a glándula es, en cierta medida, brindar flujo de lágrimas en ocasiones especiales. interno (posterior) del párpado (fig.28-24). Las glándulas lagrimales se desarrollan a partir de Cada párpado está reforzado por una lámina de tejidoconectivodenso, el cartílagotarsal; está si- la conjuntivay son de tipo tubuloalveolarseroso
compuesto. Las células secretoriasposeengotasde grasaygránulosdesecreci6n(fig. 28-26). Las unidades secretorias están rodeadas por cklulas mioepiteliales. La secreciónde las glándulaslagrimales es algo alcalina. Además de varias sales, posee una enzima bactericida, la lisoziuna. Las lágrimasseextienden uniformementesobre la córneay la conjuntiva al parpadearymantienenhúmedas lassuperficies de córnea y conjuntiva; ello, como señalamos, es una funciónesencial. El flujo de lágrimas, particularmente producido por estímulos dolorosos, ayuda a eliminarpartículasextrañas del sacoconjuntiva1y l a c6rnea. Drenaje de las lágrimas. En el borde libre de cada párpado, cerca del extremo interno, hay una papila pequeña llamada pupila lagrimal; cerca del vértice de la papila hay un orificio pequeño que, sin embargo, puedeadvertirseasimplevistaysellama punto lagrimal, que comunica con el conducto lagritml; es untubodepequeño calibre queprimero sigue un trayectopor el párpadoydespués se dirigehacia adentro para unirse con el que proviene del párpado adyacente en una ampolla pequeña que se extiende hacia afuera desde el lado externo de una estructura tubularllamada saco laguirnal; desciendeen forma de conducto nusolagrimal o nasal, para desembocar
en la superficie externa del meato nasal inferior; por virtud de este mecanismo, las lágrimas fluyen más O menos constantemente a la nariz. En caso de haber bloqueo decualquierpartede este conducto, las lágrimas producidas incluso en volumen normal CDrrerían por los lados de la cara. LOS puntosy los conductoslagrimales están revestidosdeepitelio planoestratificadonoqueratinizado; el sacolagrimaly el conductonasal están revestidos pordoscapas deepiteliocilíndrico que posee células caliciformes. La papila lagrimal posee abundantes fibras elásticas.
OlDO
El oído consisteen tres partes;asaber: oldo E X terrlo, oído medio y oído irzterno. Del oídodependeno sólo la audición, sino también percatarse de cómo está orientada la cabeza en el espacio respecto a la fuerza de la gravedad, y si ocurre movimiento de la cabeza (que vence la inercia); o encasodeestarocurriendomovimiento constante de la cabeza, si se modifica la rapidez o la dirección del mismo.Pudieraparecercuriosoque los receptores sensoriales que participan en la conservación del equilibrio guarden relación tan intima con la audición. En la escala evolutiva, el oídose desarrolló como órgano para permitir a los animales conservar el equilibrioantesdeconvertirse en órgano de la audición. ESTRUCTURA GENERAL El oido externo conslste en un apéndicenotable, la oreja y un tubo, el conducto auditivo exjerno que se extiende desde la oreja al interior del cráneo (fig. 28-27),
Fig. 28-26. Esquema (granaumento) de la glándulalagrimalque
muestra unidades secretorias y un conducto.
hasta llegar a una cavidad diminuta en el peñasco del temporal, que sellamacavidad tlrnpánica o del oído medio (fig. 28-27).Sin embargo, el conducto auditivo externo no desemboca en el oído medlo porque el timpano se extiende transversalmente en el extremo profundo del conducto audltivo externo y lo-separa del oído medlo(fig.28-27). El tímpano, que forma parteirnportantede la paredlateral del oído medio, tiene grosor adecuado y se mantrene a tensión suficlente, para vibrar según las ondas sonoras que le llegan por virtud de la oreja y el conducto auditivo externo. Antes de expllcar la estructura y la función generales del oído medro. trataremos brevemente del oído interno, pues en éI hay grupos especlales de terminaciones nervlosas estimuladasselectivamente por sonidos,cambios en relación con la gravedad o alteraciones del movlmienlo. El cidc internc: consta de una Serie de tubos membranosos en diversas dlsposlciones y diversos planos, junto con dos sacos mernbranosos que cornunlcan con los
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Fig. 28-27. Esquema de las partes quecomponen los oídos externo, medio interno. e (Según Addison W.H.F.: Piersol’s Normal Histology. 15a. ed. Philadelphia, 1.8. Lippincott, 1932.)
tubos (flgs 28-27 y 28-30). Este sistema cerrado de tubos membranosos y sacos está ocupado por un liquldo llamado endchnfa, en los sltlos adecuados dentro de estas estructuras membranosas hay receptores sensorlales. El slstemaglobalde tubos ysacosmembranosos forma el /aber/ntc: rnernbrancsc (fig28-30), que se adapta de manera laxa en una serie de espacios y cavidades en el¡hueso temporal;tlenendlstrlbuclónsemejante a la del laberlnto membranoso y son el labenntc 5sec (flg.28-29). Aunque en algunos sltlos el labermto membranoso está unido al perlostlo que reviste la pared delaberintoóseo,lamayorpartedellaberinto membranoso cuel5;a en un líquido llamado perilinfa que llena todos los espacios en el laberinto óseo no ocupados por el membranoso. Para percatarse de la dlsposiclón de los laberintos es muyútil, S I no Indispensable, estudiar un modelo trldrrnenslonal. La porciónmásamplia del laberlnto óseo está S I tuada profundamente a la pared ósea Interna de la caja del tímpano u oído medlo; esta parte del laberlnto óseo se llama vestíbulc (fig. 28-29), porque a éI llegaria cualquier visitante mlcroscóplco lo bastante pequeño para lntroduclrse al oído interno desde el medlo Sln embargo, nohay puertas que comuniquen eloído medlo con el vestibulo del laberlnto óseo, de modo que el visltante del oído medlo tendria que entrar por una ventana; hay dos de éstas en la pared ósea que separa el oido medio ocupado por aire del vestibulo lleno de liquldo del laberinto óseo; la superior se llama ventana cval (fig. 28-29) y la lnferror ventana redcnda (fig. 28-29). Las dos ventanas están cerradas en estado normal, pero para describir cómo se cierranharemos una pequeñadlgresión.
Ya señalamos que las ondas sonoras hacen vibrar el tímpano y que éste forma parte importante de la pared externa del oído medloA través del cídc rned/c, de la pared lateral a la rnedlal, hay una cadena de tres huesllos, con artlculaciones entre si (fig. 28-27). El extremo libre del prlmer hueso de la cadena está unldo al timpano, y el extremo libre del último se adopta, para cerrarla, a la ventana oval de pared medial de la cavldad del timpano (fig. 28-27) En consecuencia,cuando las ondas sonoras hacenvibrarel tímpano, la cadenade huesillos transmite las vlbraciones por el oído medlo, y como el extremo hbre del últlmo hueslllo no ajusta rigidamente en la ventana (después de la cual está la perlhnfa del laberlnto óseo) Slno se dlspone como el pistón en un clhndro. las vlbractones se transmiten a la perilinfa en el vestibulo Sln embargo, el liquidono es compreslble;enconsecuencia,cada vez que el líquido es empujadoen la ventanaoval,debehacerpresiónen otro sltio. ello ocurre en la ventana redonda, pues está cerrada únlcamente con una membrana que tiene elastlcldad suficienle para este fin Después de descrlbir la dlsposlclón mecánlca que permite que las ondas sonoras produzcan en definltlvavibraciones en la perlllnfa, delaremos para después cómo afectan estas Últlmas a las terminaclones nervtosas. Aunque ellaberintccsec(fig.28-29) bene forma compleja, convlene conslderarlo formado por tres partes principales. La prlmera es el vestíbulc, que ya descrlblmos y es la porción más dilatada, sltuada inmedlatamentepor dentrodeloidomedio. Las otras dos partes principales del laberlnto óseo pueden imaglnarse como dos prolongaclones del vestibulo, en las cuales el
laberlnto óseo es tubular. La masa anterior de las dos extenslones tubulares tiene forma de esplral plana (figs 28-27 y 28-29): como esta porción enrollada del laberinto óseo tiene un aspecto que recuerda la concha de un caracol (fig. 28-29, derecha) se llama caraccl o cóclea La partemásposterlor de las dos prolongaclones(en realidad esta prolongaclón se consldera parte del vestíbulo)adopta la forma de tres tubos óseos separados, cadaunode los cuales al salir del vestíbulo slgueun trayecto semlclrcular de modo que por último vuelve al vestíbulo (flg. 28-29, conductos semiclrculares). Sólo se muestra uno en la flgura 28-27, porque está en un corte. Cada tubo óseo comunlca en los dos extremos con el vestíbulo (fig.28-29). Estos tubos óseos se llaman csnductcs sern/circulares, y tiene gran importancia que se dlspongan en dlstintosplanos, de modo que el de cada uno sea aproximadamente perpendlcular al de los olros dos (fig. 28-29). Como señalamos, el laberinto membranoso (flg. 28-30) consiste en un sistema de tubos y sacos membranosos adaptados de manera laxa dentro del laberinto óseo.En realidad, hay dos sacos en el laberintomembranoso, ambosenel vestíbulo del laberinto óseo. El más antese rlorypequeño se llama sáculc, partedelcual muestra en negro en la figura 28-27, y el mayor y más posterior esel utriculc, partedelcual se muestra en negro en la figura 28-27. Los dos sacos están comunlcados por un conducto membranoso dellcado.
Después de explicarengenerallaspartesprincipales del oído,podemos referirnosa la estuctura microscópica de cada una y la relación que guarda con la función. ESTRUCTURA MICROSCOPICA DE LOS COMPONENTES DEL OIDOEXTERNO Y MEDIO
Pabellón del oído u oreja En la mayor parte de los animales la oreja es móvil e infundibuliforme. En consecuencia, puede dirigirse hacia la fuente del sonido para recibir las ondassonorasyconducirlasaloídomedio. Los animales que viven dentro de la tierra y los acuáticos pueden cerrar la oreja sobre el meato para impedir queentrenla tierra o el agua.Aunque la oreja puedemoversepocoen el ser humano, la zona central juega un papel importante en la localización vertical del sonido y ayuda a precisar si proviene de arriba o abajo de la cabeza. La forma del pabellón del oído depende del cartílago fibroelástico que contiene, cubierto por piel en amboslados. El tejido subcutáneo de la superficie posteromedial es algo más grueso que el de la anterolateral y contiene algunas células adiposas. En la dermis en ambos lados hay esparcidos folículos pilosos acompañados de glándulas sebáceas, más no-
tables cerca del meato auditivo externo. La parte inferior del pabellón de la oreja se llama lóbulo (fig. 28-27); consiste en unamasa de grasacircunscrita por tabiques de tejido conectivo y cubierta por piel. Por la escasez relativa de terminaciones nerviosas y el lecho capilar abundante el lóbulo de la oreja es un sitio adecuado para obtener sangre con el fin de efectuar hematimetría.
Conducto auditivo externo Este conducto está revestido de epitelio plano estratificadoque se continúacon el de la piel. Las paredes tienen sostén rígido e impide que se colapsen. En la porciónexterna del sosténdepende del cartílago elástico que se continúa con el de la oreja; enla porción interna del sostén depende del hueso (fig.28-27). Enel tercioexterno del conductohay muchospeloscortos,cuyos folículos guardan relación con glándulas sebáceas. En la mucosa, profundamente en relación con las glándulas sebáceas hay acúmulos de glúndulas cerurninosas tubulares,cuyosconductosdesembocandirectamenteen la superficie del conducto o en conductossebáceos. Se consideraquesonglándulas sudoríparas modificadas y sus conductos están revestidos por células cúbicas altas o cilíndricas. La secreción combinada de las glándulas sebáceas y ceruminosas, llamada cerumen, puedeacumularseeimpedirque lleguen las ondas sonoras. En los dos tercios internos del conducto las glándulas ceruminosas se limitan al techo.
Tímpano Guarda semejanza con un emparedado; el relleno seríatejidoconectivocolágeno y el pan dos capas epiteliales(fig.28-28). La capa epitelial externa se continúa con el epitelio plano estratificado que reviste el conductoauditivoexterno (fig.28-28);difiere de éste porque no posee papilas excepto algunas cortas cerca del borde y también porque en la porciónmáscentral deltímpanoconsisteensólo dos capas de células. Además, se advierten mitosis únicamente en la periferia,perocon el tiempolas nuevas células que provienen de las mitosis emigran hacia el centro del tímpano. En consecuencia, las células que se pierden en la porción central del tímpano son substituidas por nuevas que provienen de la periferia. El epitelio de lamucosa del oídomedio cubre el ladointerno del tímpano; se aplanapara formar una sola capa de células cúbicas bajas (fig. 28-28). La porciónmediafibrosa del tímpanoconsiste en dos capas de fibras colágenas; las externas se disponendemaneravariaday lasinternas son
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SISTEMAS Y APAiZATOS DEL CUERPO
circulares. La porci6nsuperior del tímpano es delgaday fláccida porfaltade relleno colágeno; en consecuencia, S? llama pars flhc-ridu o trlclrtlbrarza ric Sllrapt?Pl/.
Oído medio Tambiénllamado raja del tirnpatlo, es unacavidad hsea diminuta revestida del epitelio que tiene aproximadamente la forma de un gl6bulo rojo visto de perfil. La caja del tímpano tiene cuatro paredes, un techo y un suelo. Tiene aproximadamente iguales altura y longitud, pero es muy delgada. La pared lateral consiste principalmente en el tímpano (fig.28-27),y la medial es el huesoquedivide el oído medio del interno. Hay una abertura entre las paredes anterior e interna para un conducto Ilamad o trompa de Eustaquio, que se extiende hacia adelante y comunica con la nasofaringe (fig. 28-27). El epitelio que reviste la cavidadestáformado por células cúbicas simples no ciliadas sin membrana basal. La lámina propia es una capa delgada de tejido conectivo adherida intimamente alhu'eso. En algunasáreaslas célulascúbicaspuedenalcanzar
varias capas de grueso. AI ocurrir infeccibn, el epitelio puedetonarseciliado o convertirse en plano estratificado. El oídomedio alberga tres Illwsillos, dosmúsculos y u n nervio. Conic el oído medio comunica con la faringe por la trortlpa LIP Ezistaqllio o furitlgutirtlprjrzira, es una cavidad que contiene aire y brinda una vía directa para que llegue la iniecci6n desde el aparatorespiratorioalto(fig. 28-27). En realidad, las infecciones del oídomedioa veces son complicaciones del resfriado,particularmente en niños.Hacia atrás, la caja del tímpano se continúa con un n ú mero variable de espacios alveolares en el hueso, las ru;lidudes t r e ~ l r t ~ ~ i t i ctt~astoidc~as. us Tambiénpueden experimentar infecci6n que se propaga por la trompa al oído medio desde la nasofaringe. Huesillos. Los tres pequeños huesos de la cavidad del oído medio son rl/arfillo, y u t ~ q l l ey pstriho (fig. 28-27);indudablementerecibieronestenombre en los días de las herrerías. El rtrurfillo tiene forma de esta herramienta, concabeza redondeada,mango largo y una ap6fisis en la regicin del cuello estrecho que une la cabeza con el mango. El y ~ l r ~ q uadopta c la forma de un diente molar con cuerpo o "corona" y "raíces" vertical y horizontal. El cstrilm, como s u nombre sugiere, tiene la forma de un estribo de una silla de montar; consisteen cabeza, cuello, dos ramas y base ovalada. La cabeza del martillo se adapta en la "corona" del yunque, la "raíz" vertical del yunque se une a la cabeza del estribo (fig. 28-27), y la placa de esteúltimoseajusta en la membrana oval. Los huesillos transmiten las vibraciones producidas en el tímpano por las ondas sonoras hasta la ventana oval en Id pared interna del oído medio. El mango del martillo está unido firmemente al tímpano (fig. 28-27) y transmite las vibraciones al yunque. Estelas pasaalestriboyhace que la base, ajustadaexactamente enla ventanaoval, presente un movimiento de vaivén, que transmite las vibraciones a la perilinfa del vestíbulo. Durante este paso de las ondas sonoras, disminuye la amplitud de las vibraciones,peroaumenta la fuerza porque los huesillos están dispuestos para producir acci6n de palanca. Los huesillos son huesos largos atípicos que carecen de epítisis y alcanzan aproximadamente las dimensionescompletas durante la vida fetal. El martillo y el yunque tienen cavidades medulares centrales pequeñas, y el estribo carece de ellas en el adulto. Los "extremos" de estoshuesosestáncubiertosde cartílagoarticularsostenidospor ligamentos pequeños,y el martillo y el yunque cuelgan del ligamento del techo del oído medio. Las superficies periósticas de estos huesos están cubiertas por mucosa de la caja del tímpano.
la Músculos. Los dos músculos de la caja del tímpa- membrana tiene centrodetejidoconectivoyen noson el rntisculo del martillo y el l n k c u l o del superficie que se orienta hacia el oído medio está revestida por mucosa; en el lado interno está cubierta estribo. El músculo del martilloestáalbergadoen por tejidoconectivo del espacioperilinfático del un canal óseo por arriba del techo cartilaginoso de vestíbulo. la trompa de Eustaquio; su tendón cruza medio lateTrompafaringotimpánica(deEustaquio). El epiralmente la caja del tímpano y se inserta en el mango del martillo. El músculo del estribo está en la pa- telio cúbicosimple de la caja del tímpanosecones cilíndrico cired posteriordelacajadeltímpanoy el tendón, vierte en epiteliorespiratorio,que liddcseudoestratificado,enlatrompafaringotimque sale en el vértice de una pequeña prolongación del hueso llamada pirámide, se insertaen el cuello pánica. Hay arrugas en estesitio del revestimiento del estribo. No se ha dilucidado la forma en la cual epitelial, y pueden advertirse células caliciformes en de la estosmúsculosafectan la transmisiónde las ondas el revestimientodelaporcióncartilaginosa sonoras. El músculo del martillo tira de este huesillo trompa. Cerca del extremo faríngeo en la submucohacia dentro, lo cual pone tenso el tímpano y quizá sa hay una mezcla de glándulas mucosas y serosas. aumente los sonidos agudos. El músculo del estribo En estado normal, las superficies de la mucosa de la tira hacia afuera de la base de este huesillo, lo cual trompa están en contacto y ésta se abre únicamente disminuye la presión dentro del laberintoyquizá al deglutir. La presión en el oído medio puede ajustorne más audibles los sonidos graves. Se ha descutarserápidamentecon laatmosféricaúnicamente biertoque la contracción refleja del músculo del cuando está abierta la trompa. En consecuencia, al estribo ocurre al exponerse a ruidos intensos. Por lo descender rápidamente desde las alturas, pueden irnexpuesto, parece ser que el estribo tiene papel pro- pedirse las molestiasdeglutiendo,locualabre la tectoralimpedir que lasvibracionesviolentas le- trompafaringotimpánicaypermiteque la presión sionen los órganos especiales del sentido en el oído en el oído medio se iguale a la atmosférica. interno. Cavidadesneumáticasmastoideas. En la etapa Nervios. La cuerda del tímpano atraviesa el oído tempranade la vidalaapófisismastoidesy el pemedio en contacto con la superficie interna del tímpa- fiasco querodeaaloídointernoenestadonormal n o . No participa enla audición. Además, en la muco- estánocupadospor médulahemopoyética. En el sa y las paredes hseas del oído medio se advierten ra- adulto,en la región mastoidea la médulahasido mas de muchos otros nervios. El nervio facial sigue substituida por pequeñas cavidades neumáticas que en un canal largo en la pared interna del oído mese continúan con la caja del tímpano. El fenómeno dio; su únicarelacióncon el oído es que inerva el por virtud del cual el hueso es invadido por estas músculo del estribo. La rama timpánica del glosofa- cavidades se llama neumatizaciiin; comienzadesde ríngeo (nervio de Jacobson)es el gran nervio sensiti- el tercermes fetal,y el máximo suelealcanzarse, vo del oído medio; la rama auricular del vago (ner- aunque no siempre, entre los tres años y la pubervio de Arnold) se distribuye en la piel del conducto tad. 'El grado de neumatización de la apófisis masauditivo externo. El estímulo del conducto auditivo toides varía mucho en distintos sujetos. La herencia externo,porejemplo, alintroducir un espéculo en parecetenerpapelmásimportanteque las infec61, a veces va seguida de ataque de tos o vómitos; se ciones del oído medio para regir la magnitud de la considera que ello depende de un reflejo en el cual neumatización de la apófisis mastoides y la porción participa el nervio de Arnold como rama aferente. petrosa circundante del temporal. Ventana oval. La base del estribo se adapta exacEl revestimiento de las cavidades neumáticas mastamente en la ventana oval; la periferia está unida toideas es mucoperiostio delgado; las células cúbicas al reborde cartilaginoso de la ventana oval por un de la caja del tímpano se aplanan hasta ser de tipo liganwnto anular que consiste en fibras colagenas y plano simple y son adyacentes al periostio de las caelásticasresistentes. La mucosaque revistelacaja vidades aéreas. del tímpano se refleja para cubrir el estribo. A través de la ventana oval, las vibraciones son conduciESTRUCTURA MICROSCOPICA das a la perilinfa del vestíbulo. DELAS PARTES DEL OIDO INTERNO Ventanaredonda.Como el líquido no puede comprimirse,debehaberalgúnobjetomóvilque Laberinto óseo: ¿espacio o estructura? El laberinpueda desplazar la perilinfa cuando es empujada ha- to óseo, que contiene al membranoso, es un espacio cia adentro en la ventana oval. Este objeto móvil es complicadodentrodelpeñasco del temporal. Sin unamembranamoderadamente elástica que cierra embargo, sueleconsiderarsecomoestructura(fig. la ventanaredondacomounvidrio flexible. La 28-29). Ello dependedequeseafirmaqueen los
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SISTEMAS
Y APARATOS
DEL CUEill'O
Organo de la audición:caracol
Armooll,i,
I
Conductos
AI describir el caracol, conviene considerarlo como un tubo ciseo enrollado en forma de espiral, CLIyas vueltassetornandemenordiámetrocuanto más se alejande la base(fig.28-29). El eje central C alrededor del cual se dispone en espiral el caracol es un pilar óseo llamado n~odioloo colunlela. 6 En el cuerpo, elvGrtice del caracol estádirigido anterolateralmente (fig. 28-29). Sin embargo, al A describir la estructura microscópica cambiaremos l a orientación como si estuviese colocado plano sobre Ventanas l a base. El laberintomembranoso(fig. 28-30) seextiende dentro de todas las partes del laberinto óseo. El tubo membranoso que se extiende hacia el caracol nace del sáculo (fig. 28-30). Al entrar en la espiral baFig.28-29. Ldberinlo Oseo (vistadnteralr~lerall 1,as ventana5 oval y redonda se abren en el vestíbulo. el ~ ~ 1 r a c se 0 1cxtlentie a sal del caracol se llama conducto coclear; no es, como pudieraimaginarse,untuboredondo; en campartir del vestíbulo a la dcn3rhu y los conductos \eniicIrculare\ a bio tiene l a forma de una cinta, particularmente de la izquicrdu Las líneas de referencia A, ii y C \on para colnplrar con la figura 25-30. (SegúnGrant 1.C.B : Method (11 Anatomy, un list6n ancho que se "plancha" siguiendo un borde 4a.ed. Baltimore, h'11liams & h'ilkins, lQ48.) de modo que un lado es mucho más grueso que el otro. De esta manera, el listón tendría forma más o muy jóvenes l a capa de hueso directamente yuxtamenos triangular visto en corte transversal. El conpuesta a este espacio irregular y complicado es más ducto coclear, claro está, no es macizo como un lisdura que el hueso más alejado. En consecuencia, la t6n sino hueco y ocupado por cndolinfa. Una vista parte de hueso que rodea inmediatamente a l espacio en corte transversal se aprecia en la figura 28-34, regular y que sigue los contornos del mismo puede donde se señala como rampa media. En la figura disecarse del hueso temporal en forma de estructura 28-31 se indica como c o r ~ d r ~ c tcorlear. o El borde más grueso del conducto coclear, semellamadalaberintoóseo. Sin embargo, sólo es una parte de l a porción petrosa o peñasco del temporal jante a un listón, se fija en un lado a l conducto óseo del caracol por el ligamento espiral (señalado en l a que puede separarse artificialmente del mismo. Cmducto semlclrcular
Ulrcculo
\
superior
Y
horizontal
-".-c
-6 ,I
Sácuio
Fig. 28-30. Esquema del laberinto rnembranven el cualse advierte la relación que guardan conducto c ~ ~ l e autríct~lo, r, \áculo, conductos semlcirculares y ampollas. Se han incluido las líneas de referencia A, B y C parafacllitar la curnparacihrl con la figurd 28-29. (Spalteholtr W . : Hart<] Atlas of Human Anatomy, 14a. ed. Philadelphia, 7.8. Lippincott, 1939.) so derecho(vistaposteromedial),
Fig. 28-31. Esquema de parte del caracol óseo, cortado paralelamente al modiolo siguiendo la línea B en la figura 28-29. El corte en este plano pasa por el tubo óseo al seguir su trayecto espiral en varios sitios. Se ilustra un corte transversal del tubo óseo; muestra el conducto coclear que se extiende transversalmente en el conducto óseo. Las estructuras en la porción inferior del conducto coclear por arriba de la membrana basilar y la porción adyacente de la lámina espiral ósea forman el órgano espiral de Corti.
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Y APARATOS
DEL CUERPO
tig. 28-31). El otro borde, más delgado del conducto coclear se extiende hacia el otro lado del conducto ciseo (rampa media, tig. 28-34). De esta manera, el conductococlearformaunentrepañohuecoque atraviesa el conducto óseo separándolo en dos porciones en toda su longitud. De esta manera el conducto coclear asciende por las vueltas espirales del caracol; por lo cual se llama r a n ~ p aCon . el nombre de ratnpa rncdia, el conducto coclear separa la parte del conductosubyacente,denominada rattzpa f i r t i p i ~ ~ i c(fig. a 28-31), de la rampa uestibular (fig. 2834) suprayacente. Las rampas vestibular y timpánica están ocupadas por perilirlfa. (Es casi idéntica al líquido cefalorraquídeo y está en comunicacih con él.) Sin embargo, el conducto coclear (también Ilamad o ran1pu nledia como en la fig. 28-34) conserva la perilinfa en la rampa vestibular separada en todo el trayecto del caracol de la perilinfa de la rampa timpánica. (En realidad, hay un pequeño orificio entre la rampa vestibular y la timpánicaen la punta del caracol, pero podemos hacer caso omiso de éI por este momento.) Mecánica de la transmisicin de las ondas sonoras al conducto coclear. Como la perilinfa en la rampa vestibular y en la rampatimpánica no comunica libremente entre sí, cualquiervibracihnen la perilinfade la rampavestibular, en la perilinfa de la rampavestibular,para llegar a la timpánica,debe transmitirse por todo el grosor del conducto coclear, semejante listbn, a que contiene endolinfa. La perilinfa en la rampa vestibular se continúa con la que baña la superficie internade la ventanaoval. Como ya explicamos, esta perilinfa recibe las vibraciones del tímpano por la cadena de huesillos, el ÚItimo de los cuales se adapta en la ventana oval. En consecuencia, las vibraciones timpánicas se transmiten ascendiendo por el caracol por la perilinfa que va desde la ventana oval hasta la rampa vestibular. Sin embargo, el líquido no es compresible, de mod o que el huesoqueajusta en la ventanaovalno puede empujar sobre ésta a menos que el líquido en e! cuerpo del laberinto empuje hacia afuera en otro sitio. Corno la perilinfa en la rampa timpánica está en ccmunicaci6n libre con la que baña la superficie internade l a ventana redonda, las vibraciones transmitidasa la ventanaoval y por la perilinfa de la rampa vestibular sorz trarisrnifidas a través del gro‘,:>I’ dc,I ror:ducto coclear hacia la perilinfa de la ! L Z ~ ? I / U I tiTrphzicu, y desde aquí la ventana oval, que ”cede” lo suficiente para permitir que actúe el mecanismo mencionado.
Estructuramicroscópica del conducto coclear El conducto coclear (rampa media) en corte transversal tiene formatriangular; la basedeltriángulo está unida a un lado del conducto hseo por el ligamento espiral (fig. 28-31). El lado del triángulo que se extiende por el conducto óseo es más grueso que el opuesto (figs. 28-31 y 28-34). Este lado grueso se llama suelo del conducto coclear y en éI se halla el tirgar7o espiral dc Corti que es, el órgano del oído, que asciende por el conducto coclear hasta su terminacihn. El suelodel conductococlear,para extendersea través del conducto hseo del caracol, no es particularmente ancho porque las paredes externae interna del conducto óseo sobresalen en la parte media para dar sostén al suelo y tornamuchomásangosta la distancia que debe salvar. El abultamiento de la pared interna esun entrepañodelgadode hueso Ilamado lcivnina espiral ósea (fig. 28-31) porquese enrollasobre el modiolocomo la roscadeun tornillo. El abultamiento del otro lado del conducto &eo es un engrosamiento del periostio que tapiza al conducto. Esta hilera de periostio fibroso engrosado se enrolla con el caracol,sellama ligamento espiral (fig.28-31). El suelo del conducto coclear se llama membana basilar (fig. 28-31) y cubre la brecha entre l a lámina espiralósea y lacresta de ligamento espiral. La membrana basilar consiste en una masa densa de fibras colágenas y algunas elásticas. A diferencia del suelo, el techo del conducto coclear es delgado, pues s610 consiste en dos capas de células epiteliales planas; se llama mernbrani de Reissrler (fig.28-31). La paredexterna del conducto coclear estáformadapor el ligamentoespiralyadescrito. La partesuperior y másgrande(lacercana a la membrana de Reissner) se llama estría vascular (fig. 28-31) y posee abundantes vasos sanguíneos; están directamente debajo de una capa superficial de células cúbicas que se tiñen intensamente. Una pequeña parte de la pared externa del conducto coclear, cerca de la inserción de la membrana basilar en la cresta de ligamento espiral, forma lo que se llama surco espiral externo. En este sitio, prolongaciones largas de las células epiteliales de la superficie se extienden hacia el tejido conectivo de ligamento espiral. Además, hay células secretorias profundamente enterradas en esta zona pero que tienen acceso a la superficie. Se consideraqueconstituyenunmecanismo secretorio para reponer la endolinfa en el conducto coclear.
O / O
Estructura general del organo de Corti Se presentaentormadeun listdn celular largo que va de un extremo a l otro del conducto coclear y apoya sobre el suelo del mismo. Como el suelo del conducto sigue un trayecto espiral, el Organn de l a audici6n se llama cirgal~oespiral dc Corti. (No está marcado en la fig. 28-31, pero se halla directamente por arriba de l a membrana basilar, señalada, y contiene un túnel que se muestra en la fig. 28-31.) Antes de proporcionar detalles de l a estructura, debemos concluir l a descripcibn del conducto coclear y l o que l o rodea. Excepto en la region del brganodeCorti, la membrana basilar está revestida por células cúbicas bajas. Enel lado interno del 6rgano de Corti el per i v * i o d e l a superficie superior de la lámina espiral @sea forma una elevacibn, el 1 i t ) I b o c 3 p i t r 7 l (fig. 28-
>
0ii)O
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31) que sobresale en el conducto. El borde externo del limbopresentaunsurcollamado S ~ ~ K ~Os , ~ ~ i m I i r I t p l . r r o (fig.28-31); el reborde del limboespiral suprayacente se llama Iubio ¿ ~ c s t i b ~ ~desde / u t este labio, se desprende una membrana delgada, homogénea semejante a gelatina, que se pone c n contacto con lasc6lulas pilosas del tirgano de Corti(que describiremos), Esla ~ ~ I C ~ I P I [ ~tc,rtc-,riu ~ L Z ~ I L ~(fig. 28-31 ) . El revestimiento de las rampas timpánica y vestibular(aparte del proporcionado p o r l a membrana basilar, membrana de Iieissner y ligamento espiral) consisteen el periostio interno(endostio) del conducto coclear dseo. Detalles de la estructura. Al estudiar las cblulas en un corte del drgano de Corti, observhdolo en direcci6n medial (desde su izqlticrdu a su L ~ I J ~ P C I I I Ien la fig. 28-32), primero se observa un grupo de célul a s epiteliales. Las más altas son las ( - c ; / l / / ( ir sf c J W c v RAMPA VESTIBULAR
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Y APARATOS DEL CLIERPO
Fig. 28-33. Esquema de l a porcl6n sensorial del 6rgano de Cortl (fundado en estudios con ME en ser humano y mono). Las células de la membrana basilar Incluyen, de i~quievdaa drw2ri7a las siguientes: células de Hensen, que limitan el túnel externo, y después tres células falángicas externas que contienen una columna delgada de material rígido que se extiende desde los hemidesmosomas en la base hasta la superficie apical (a la izquierda de cada célula), con una pequeña rama que se desprende a la derecha debalo de las terminaciones nerviosas y la base de las células pilosas externas. Las terminaciones nerviosas provienen de nervios aferentes o eferentes. Las terminaciones aferentes (punteadas) son postsinápticas en relaci6n a la sinapsis en list6n (barra smáptica); las terminaciones eferentes contienen vesículas sinápticas (mostradas como círculos diminutos]. Viene después el túnel de Corti limitado por las c6lulas de los pilares externo e interno que contienen columnas notables de substancia rígida. A la derecha, la célula ciliada interna es sostenida por la célula falángica interna. (Cortesía de C.P. Leblond y Y . Cler-
mont.)
sen (fig. 28-32); no tienen características especiales. Vienen luego las células faldngicas externas (figs. 28-32 y 28-33); son células cilíndricas altas que brindan sostén a las células ciliadas externas (que describiremos), y también sostienen las terminaciones nerviosas en la base de las células ciliadas. El dato característicodeunacélulafalángicaexterna es una columna de materialfibrilar que contiene microtúbulos quese origina dehemidesmosomasen la membrana basal dela célula (fig. 28-33); sigue un trayecto ascendente por el citoplasmade la célula pilosa, e inmediatamente antes de llegar a su fondo y darle sostén, se extiende hacia la superficie, al lado de la célula pilosa en forma de una prolongación delgadallamada falange, formadapor escaso citoplasmaalrededorde la columnafibrilar(fig. 2833). En la superficie del órgano de Corti (esto es, al
ras con la superficie de las células pilosas), las prolongaciones falángicas, que aún contienen citoplasma y material fibrilar, se dilatan en una placa plana conectada por complejos de unión a las células pilosas. Como la superficie libre de las prolongaciones faIángicas que están al ras de la superficie libre de las células pilosas (que como se describirá más adelante está rodeada por abajo con filamentos del velo terminal), forman en conjunto un solo plano llamado inadecuadamente lúrnina reticular. Las células de los pilaresexterno e interno (fig. 28-33) están situadas a cada lado del túnel de Corti. Son células falángicas modificadas, que también se extienden hasta la superficie del órganodeCorti. Cada célula contiene una columna de material fibrilar que va desde la base al vértice, como se indica
en la figura 28-33, pero es más gruesa que en las células falángicas. Las células pilosas también se clásifican en extert ~ a es internas; hay de tres a cinco hileras de células pilosas externas, y sólo una de células pilosas interrlas. Muestranmuchascaracterísticasinteresantes; entre ellas la forma en que reciben sostén. La base no apoya sobre la membrana basilar; en cambio, como semuestra en la figura 28-33,la base de cada una apoya en pequeñas concavidades enlas células faIángicas. Cada célula pilosa tiene una capa gruesa de velo terminal subyacente a la superficie libre y alrededor de los bordes. Este veloconecta con los complejos de unibn, los que, a su vez, conectan con el material fibrilar de las prolongaciones falángicas (fig. 28-33). La superficie libre de una célula pilosa tiene prolor~gacionesa marlera de pelo que se extienden desde ella; con el ME se advierte que son microvellosidades gr;andes;suelen llamarse estereocilios. A diferencia de las microvellosidades características, son más angostas cerca de su origen y se ensanchan hacia la punta.Sedisponendeunamaneracaracterística que, al observarlaporarriba,formauna V; enel vértice de la V en los jóvenes hay un cilio característico. Sin embargo, en el adulto desaparece, aunquepersiste el cuerpo basal correspondiente.Otra característica de la célula pilosa es que la base es redondeada y posee terminaciones nerviosas aferentes y eferentes (fig. 28-33). Donde la base forma sinápsis aferentes se advierte un listótz sirlúptico o barra sinúptica idéntica a la descrita en este capítulo para las células retinianas(fig. 28-33; barra sináptica). Audición
Paracomprendercómoresponde el órganode Cortia los sonidos, recuérdese que un sonidode frecuencia dada, recibido por el oídoexternoy transmitido por la ventana oval a la perilinfa de la rampa timpánica hace vibrar a la membrana basilar. Esta vibraciónpredomina en una región dada del órgano de Corti que vibra a esta frecuencia particulary es captadaporlascélulas pilosas como consecuencia de que las microvellosidades, que están rígidamente sostenidas en la base de lámina reticular (ya descrita) se desplazan respecto a la membrana tectoria donde están incluidas las puntas. Ello hace quelascélulaspilosas modifiquen el cuadro de actividad del impulso en la rama aferente del nervioauditivocon el queestán en contacto. (También puede añadirse que se considera que algunas terminaciones nerviosas eferentes de grueso ca-
librequecontienen vesículas sinápticasconducen impulsos a las células pilosas. Los impulsos auditivosdelas terminacionesaferentesen las células pilosassontransportadospor fibrasquediscurrenpor la membranabasilar(fig. 28-32) y después entredos láminasdelgadas de hueso que forman la lámina espiral ósea (fig. 28-31, abajo derecha) hacia cuerpos de células nerviosas en el ganglioespiral d e Corti alojado enel modiolo (abajo, centro en la fig. 28-31). Estas fibras aferentes son las prolongaciones periféficas de las células ganglionares espirales. Una sola prolongación periférica puede tener muchas ramas y de esta manera recibir impulsos de muchas células pilosas. Las células bipolares del ganglio espiral envían las prolongaciones centrales(como la rama coclear del nervio auditivo)paraterminarformandosinapsis en los núcleos cocleares del tallo cerebral.
El órgano que percibe los movimientos y conserva el equilibrio Hay dos sacos de laberinto membranoso, el utrículo y el súculo, llenos de endolitzfa y contetziI perilir~fa del vestíbulo bseo (fig.28-30). d o s ~ Y la Estos dos sacosestánunidos por los brazos cortos de un tubo en forma de Y, en el corzducto endoli~zfútico; el brazolargoverticalatraviesa el peñasco hasta la fosa craneal posterior, donde termina en un fondo de saco ciego, el fondo de saco elzdolitzfcitico
subdural. Enel utrículo desembocan los extremos de los tres c-otlductos sertricirculures membranosos.Cadaconducto tiene un extremodilatadollamado awlpolla (fig.28-30). Los extremos nodilatadosde los conductos semicirculares superior y posterior tienen desembocadura común en el utrículo, y los demás desembocan independientemente. En consecuencia, para los tres conductoshay cinco orificiosen el utrículo. Una desembocadura adyacente a cada una de las tres ampollas,unadesembocadurapara los extremos no dilatados del conducto semicircular horizontalyunadesembocaduracomúna los extremos no dilatados de los conductos superior y posterior. Como cada conducto semicirculardesemboca por sus dos extremosen el utrículo, el semicírculo de endolinfa en cada conducto está u r ~ i d oen urz círculo a través de la endolinfcl utricular. Al utrículo y al sáculo los revisten células epiteliales aplanadas, que suelen llamarse mesotelio, apoyadas sobre una membrana de tejido conectivo. Los sacosmembranososno llenan el espaciovestibular óseo y tampoco están en libertad en éI, pues haybridas delicadas de tejido conectivoque los
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SISTEMAS Y APARATOS DEL CUERI’O
Fig. 28-34. Micl-ototogratíacon pocoaumentc de un torte horlzontal del oído interno del m o n o ardilla. M u e s t r a el estribo en la ventana oval y el sáculo con la mácula abajo (“efitro Advlértase que las células p ~ l o s a sde la m i c w la están cubiertas por a l membrana otolítlca. El hrgano de Corti se observa enla rampa media CI conducto coclear por arriba del ccrltro. (Cortesía de K. Money y J.
unen a l endostio del vestíbulo óseo. El sáculoy el utrículo poseen una terminación sensorial plana, semejanteaplaca,llamada ~tzlicula(fig.28-34). Mácula. La máculaguardasemejanzacitológica con el órgano de Corti. Consta de epitelio engrosado, que contiene células neuroepiteliales (pilosas) y células de sostén(subtentaculares),separadasde una capa de tejido conectivo por una membrana ba-
Laufer. )
cilios. Los pelos de estascélulas noflotanlibremente en la endolinfasinoestánincluidos en una membrana gelatinosallamada ~ ~ e t t ~ b rotolítica um (gr. o t o , oído; litlms, piedra) (fig. 28-34). Esta membrana incluye una capa superficial de cristales dc carbonato cdcico que tienen densidad de aproximadamente tres, mucho mayor que la densidad de la endolinfa circundante. La membrana otolítica (señalada en lafig. 28-34) sal. Hay dos clases de células pilosas en las máculas; está sobre la mácula como una piedra plana sobre un tipo tiene forma de matraz y el segundo es cilín- una placa (fig. 28-34,centro, abajo). Sila cabeza, y porello la mácula, se inclina en relacióncon la drico. Las dos clases poseen en el extremo libre un penacho de pelos delicados semejantes a los del ór- fuerza de gravedad, la membrana otolítica (piedra) abajo. Este movimiento gano de Corti (por lo cual son rlzicroz!el/osidades y tiendeadeslizarsehacia descendente hace tracción sobre los pelos y modifisuelenllamarse estereocilios), exceptoquepueden ser mucho más largos; algunos alcanzan por lo me- ca la actividad en las fibras nerviosas que se distrial cen o s 100 pnl de largo. Además de los 80 estereocilios buyen en la mácula, de manera que indican aproximadamente, cada célula pilosa de las máculas rebro la direcciónyla magnitud de la inclinaci6n. y las crestas (que explicaremos) posee un cilio Único De manera análoga, si la cabeza se somete a aceleración lineal (en línea recta) hacia adelante, como al (cirzociliol, que tiene la disposición microtubular calas membranas otolíticas racterística de un cilio y es más largo que los estereo- acelerarunautomóvil,
Fig. 28-35. Microfotografíaconpoco aumento de ]a ampolla del conductosemicircularexterno (mono ardilla), en corte sagital. En vida del animal, la cresta y la cúpula forman una separala ampolla, ci6n que en este plano abarca transversalmente toda pero la cúpula se contrae mucho c o n IJ fijacidn.(Cortesía de J . Laufer.)
tiendenadeslizarsehacia atrás sobre las mácylas. Los órganos otolíticos utriculares se consideran órganos sensoriales de la graaedad y la aceleracióil lineal. Si se desprenden las membranas otolíticas por centrifugación de las máculas(por ejemplo, las de un cobayo), el animal pierde el sentido de la gravedad y nomuestra las reaccionesposturales acostumbradas a la inclinación y la caída. Se desconoce si los órganos saculares otolíticos son parte del órgano del equilibrio como los utriculares; los sáculos pudieran participar en la percepción de vibración de bajafrecuencia. Enel ser humano, el sáculoprobablemente perciba la grauedad y la aceleraciór~lineal. Conductos semicirculares. Los conductos semicirculares membranosus (fig. 28-30) están revestidos de epite!io plano (mesotelio) semejante al que reviste el sáculo y el utrículo. También apoyan sobre un armazón de tejido conectivo. Los tubos membranosos ocupansóloparte del conductoóseo ytienen situación excéntrica, en contacto con la pared cóncava del conducto óseo. Hay bridas de fibras de tejido conectivo que unen los tubos a las partes más alejadas.delconducto y los intersticiosestán ocupados por perilinfa. Crestas ampulares. La pared externa (la más alejad# del centro del círculoaproximadoqueforma cada tubo) de cada ampolla poseeun surcotransversal en el revestimiento llamado cresta (fig.
28-35). Consiste en célulaspilosasneuroepiteliales, tejido conectivo, fibras nerviosas y capilares. El epitelio de la superficie de la cresta es semejante al de la mácula,puesposee célulaspilosas en forma de matraz y cilíndricas, con núcleo voluminoso, ovalado yteñidointensamente,y células de sostén (SUStentacular) que apoyan sobre una membrana kasal. En la superficie de la cresta hay una estructura que guarda intimasemejanza con la membrana tectoria y se llama czipula (fig. 28-35). Es una estructura acelular gelatinosa que cubre la cresta y sobresale en la endolinfa de la ampolla. La cúpula difiere de la membrana otolítica porno r o r l t e t w r cristales y la densidad es igual a la de la endolinfa que la rodea. La cúpula percibe cambios en la aceleraciórz angular (es la rapidez de cambio de la velocidad de rotación, en tanto que la aceleración lineal es la rapidez de cambio de la velocidad de traslación [lineal]). En vida del sujeto, cada cúpula se extiende de la cresta y atraviesa la ampolla y cierra la luz de la misma a manera de viilarlla de c h a p l e t a o una puerta giratoria con eje en la cresta. Cuando la cabeza se somete a aceleraci6n angular, por ejemplo, sobre eleje raquídeo, el anillo de endolinfa en el conducto semicircular horizontal (completado en la endolinfa utricular) tiende apermanecer e s t d i c o acausade la inercia,y las paredesmembranosas se mueven en relación con la endolinfa. Este movimiento desplaza la cúpula de su sitio acostumbrado en relación con la cresta (la puerta giratoria se abre) y el desplazamiento hace tracción en los pelos y cambia la actividad en las fibras nerviosas aferentes que se distribuyen eq la cresta, de modo que el cerebro recibe datos acercadel movimientoangular. En consecuencia, los conductos semicirculares se consideran el Órgano que percibe el rnouitnietlto utlgular de la cabeza (y por ello del cuerpo considerado globalmente). Si los conductos semicirculares se inactivan en el gatoporunaintervenciónquirúrgica, el animal muestraoscilacionesangularesde la cabezaycae frecuentemente. En el ser humano, la pérdida de la función vestibular (dependiente, por ejemplo, de meningitis) causa inestabilidad postural y brinda inmunidad al mareo de traslación.
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Indice Alfabético Nota: Losnúmerosdep
A, bandas, 607 A,, célulasde los islotesdeLangerhans, 929 A,, célulasde los islotesdeLangerham, 929 Abertura numérica, 20 Absceso, 319 Absorción,celularintestinalesde, 175 Accibn,potencialde, 557 Acomodacibn del ojo, 1027 Acetilcolina, 618, 645 enplacasneuromotoras,618 sitios receptores, 618, 645 Acetilcolinesterasa,616-618 Acida, fosfatasa, 154,1029 Acido úrico en la gota, 65,318, 801 Acidófilosdelaadenohipbfisis,885 Acinos,hepáticos,793 pulmonares, 831 pancreiticos, 137 Acné, 710 Acromegalia, 888 Acrecentamiento, 372 Acrosoma, 999 ACTH. VPase Adrenocorticotrdfica, hormona Actina,172,623 en células no musculares, 60 en músculo estriado, 605, 623 en músculoliso,641 en plaquetas,308 Actinina, 643 Activacibn de linfocitos, 364 de plaquetas 307 Actomiosina, 608 ACUOSQ,humor, Vease Humor acuoso Addison, enfermedad de, 880, 920 Adenilatociclasa,881 Adenohipbfisis, 884. Véase también Ldbuloanteriorde la hipdf isis Adenoides,744, 821 Adenosindifosfato(ADP),306 Adenosinmonofosfato cíclico. Véase A M P ciclico
en tipo rursivo correspondell a temasdedescripción
Adenosintrifosfato.Véase A T P ADH. Véase Hormona antidiurélica Adipocitos,efectodehormonassobre, 269 estructura fina y funciones, 265 y tejidoadiposo,265. Véase también Grasa Adiposas, células. Véase Adipocitos Adluminal, comportamiento del testículo,989, 1001 Adrenalina, 645, 923 Adrenérgicos,receptores,645 Adrenocorticotrófica, hormona. Véase Hormona adrenocorticotrófira Adventicia, 749 de vasos. Véase Ttinica adventicia Albino, 700 Albúmina, 864 Alcalina,fosfatasa,315,448.842 Aldosterona, 857 Alergias, 281, 321 eosinbfilos en, 321 Alfa,célulasde los islotesdeLangerhans,926,931-932 177 Alfa,gránulos,deglucbgeno, de plaquetas, 305 Almacenamientolisosomal,enfermedades por, 159 Alogénico,definicibn, 368 Aloinjerto, 368, 370 rechazode.Véasetambién Homoinjerto, rechazo de, 369 Alveolares,conductos,842 Alveolares, fagocitos, 837 Alveolares, poros, 832 Alveolares,sacos(sáculos),842 Alveolocapilar,membrana,833 Alveolo+), de glhdulas, 226 de maxilares, 729 pulmonares,830-832 Amacrinas,células, 1033 Ameloblastos, 737 Amilasasalival,30 Amniocentesis, 87 AMP ciclico, 269
misamplia.
Ampolla(s),deloído, 1053 deloviducto, 1000 Ampolla de Vater, 810 Anafase, 58 Anafilaxia, 278, 280 sustancia de reaccibn lenta de la, 282 Anaplasia,193 Anastomosis arteriovenosa& 531 Andrógenos, 921, 986, 1002. Véase también Testosterona Andr6genos,célulasquereaccionan a los, 1002 Antlr6g.enos. protcina que conjuga los, 1002 Anemia, 297 tlrepallocítica o dc célulasfalciformes,294 B I (hi. ~ en deficienciadevitamina povitaminosia B,,), 239' ferroptnica,350 macrocítica, 294, 299 microcítica, 249 perniciosa,299 sideroblistica,340 Aneuploidia.Véase Cromosoma(s) Anemia de células falciformes, 294 Anficitos, 584 Angiotensina,844,856 Anhidrasacarbónica,296 CroAnomalías cromosómicas. Véase ?nosoma(s) Anovulatorios,ciclos,996 Anterior,lóbulo, de lahipbfisis.Véase Lóbulo anterior de la hipdfisis
Anticodón. 108 Anticoncepción por hormonas sexuales, 953 Anticuerpos,271,273. Véase también Inmzmoglobulinas; Plasmritirns, ce'lulas clases, 394 diversidad, 367 especificidad, 367 estructura, 366 formacih, 273, 392, 402
Autígeno(s), 273, 282 anticuerpo, complejos de, 321 dependientes del timo, 367, respuestadeliufocitosB a los,367, 402 T a los, 367, respuestadelinfocitos 368 sitios dc reconocimiento de los, 367 tolerancia a, 372, 373 A~~tihista~nínicos, 281 A4nulospirales,terminaciones, 630 Aorta, 663 Aórtica, viilvula, 652, 652 Aparato, 649 circulatorio, 651-687 digestivo, 723-777 endocrino, 880-938 uervioso, 539-604.Véase también Perife'rico, sistema nervioso reproductor de la mujer, 939-984 reproductor del varbn, 985-1015 respiratorio, 814-845 tegumcntario, 688-722. Véase tambikn Piel urinario, 846-879 Aparato, d e Golgi, 143.\.'Pase t a m b i h Golgi, aparato de yuxtaglonlerular (YG), 921 Apatita, 739 Apéndice vermiforme, 775 Apendicitis, 315 Apocrinas, gliindulas, 230, Apocrinas,glándulassudoríparas, 230, 696 Aponeurosis, 234 Aposicitirr, crecimiento por, del hueso, 429 de cartílago, 419 Aracuoides, 579 Aracnoideas, vellosidades, 580 Area crihosa del riñbn, 851 Aréola de la mama,977 Areolar,tejido. Vkase Laxo,tejidoconectivo Argentafines, células, 755 Argirbfilas, células, 755 Arilsulfatasa, 320 Arrugado,horde,deosteoclasto, 466, 915 Artefactos, 25 Artcria(s), 662 carbtida, 684 coronarias, 668 distribucibn, 665 clitsticas, 664 en artc~iosclerosis,300 euaterosclerosis, 670 enfermedadesdegenerativasde, 670 espirales, 969 Foliculares, 401 Iiiminas elasticas e n , 664 metafisiaria, 496 musculares, 665 musculoelAsticas, almohadillas en, 667 músculo liso de, 639 nodales, 654 nutricias de huesos, 498 nutricibn de las paredes de, 670
peuicilares, 401 presióndiastólica en, 665 presitin sistólica e u , 665 regulacibn nerviosa de, 665 rcnales, 871 túnicas de, 665 t a s a vasorum de, 667 Arteriola(s), 664 c11 hipcrtensibn, 665 metarteriolas, 679 músculo liso de, 662 tetn~inal,706 touo de, 661 Arteriolas rectas espúreas, 871 Arteriolasrectasverdaderas, 871 Arterioesclerosis, 300 .4rterio\;enosas, anastomosis (COI to circuito AL'), 531 Articular, cartílago, 414,ZIi cicatriración, 522 composición de la matriz del, 521 crecimiento y conservacibn, 521 estructura fina, 520 uutr-ición, 520 rcparacibn del, eu movimientos pasivos continuos, 524 ,.\,.tic,,lacitin(es), 517-538. \'éase tamhikn Diartrosis cambios de las, según la edad, 533 cgpsula, 518,528 intervertebral, 533-534 receptores semitivos en, 532 siucondrosis, 537 sindesmosis, 536 sínfisis, 533 sinostosis, 537 sinoviales, 518. Véase también Diart ros is suturas, 536 Artritis, rcumatoide, 318 osteoartritis, 533 Aschheim-Zondek, prueba de, 952 Asesiuas, células. Véase Linfocitos Asma, 640 Astrocito(s), 573 fibrosos y protopliisrnicos, 573 origen de, 543 pies sobre capilales, 573 Atcrosclerosis, 670 cklulas del músculo liso en, 669 células endoteliales, 671 plaquetas, 670 ATP (adenosintrifosfato), 129, 133, 626 en contraccibn y relajación musculares. 625 Atresia, 954 Atrofia por falta de uso, 492 Audición, 1047 Auditivoexterno,meato. Vease Meato auditivoexterno Aurrhach, plexo de, 747 Auricula, 651 Auriculoventricular (AV), haz, 656 Auriculoventricular (AV), nbdulo, 656 Autofigicas,vacuolas. VtSase Vacuolns autofágicas Autoinjerto (injerto autbctono), 370, 509 Autoinmunitaria,enfermedad, 909-910 Autblisis, 154
:\utOnomo,sistema nervioso, 595-597 divisiones, 597 división parasimpitica, 599 división simpitica, 597 fibraspreganglionares y posganglionares, 597 g-a~~gjios, 597 med~acibn quinlica eu, 590 terminaciones nerviosas, 599 Autorradiografía. \'&ase liadioa~~togrccficc Autosomas. Vi.asc Cromosonu~(s) A \ . , allaStolnoSiS (COl-toS circuitos), 531, 680 A \ . , haz, 656 '\V,ucidulo, 656 Axoaxónicas, sinapsis, 560 Axodeudríticas, siuapsis, 560 Axolema, 557 Axonerna, 169 Axbn(cs), amielínicos, 556 colatc~-ales,550,553 reacci6nde, 551 terminaciones. Véase Tcr,,~inc~riones neruiosns
vainademielina, 558 AxoplAsmicas,vesículas, 554 Axoplásmico, transporte, 555 Axosomáticas, sinapsis, 560 Azúcar,ahsorcibnde, 771 alrnaccnamiento del, eu hígado, 920, 928 C U sangre, 803, 920, 928 en orina, 928 ,\lurbfilos, griinulos, de neutrbfilos, 314 CII linfocitos, 323 cn monocitos, 327 C I I promielocitos, 350
803,
B, li~~focitos. Véase Linfocitos Bauda,neutrbfilosen, 313, 352 Barorreceptores, 684 Barr,cuerposde, 102, 104, 313, 339 importancia, 104 Barrido, microscopio electrónico de. Véase Microscopio, electrdn ico Basal, compartimiento, del testículo, 1001 Ihsal(es). membrana(s), 248 delepiteliocorneal, 1021 de los corpúsculosrenales, 859 y adherencia plaquetaria, 306 Basal, metabolismo, 904 Basales. células,delepitelio, 859 Basales, cuerpos, 168, 169 Basilar, membrana, del oído, 1050, 1051 Basbfila, t i n c i h , 18 Basofilia del citoplasma, 134 Basbfilos, de adeuohip6fisis, desangre, 281, 322 Basbfilos, eritrohlastos, 349 Bastones delaretina, 1032 Bast.oues del esmalte, 770, 772 Ba70, 397-407 cápsula, 400 células plasmiiticas. 402 circulacibn, 406
INDICE ALFABETICO
cordones de la pulpa, 404 distribuci6n de linfocitos T y B, 402 elipsoides, 4 0 1 funciones, 362,397,405 pulpa blanca, 398,402 pulparoja, 398,402 reacciones inmunol6gicasen, 402 riego arterial, 401 siembra por UFC, 333 sinusoides, 400, 403,405 vainaslinfiticasperiarteriales, 402 trahéculas, 401 zona marginal, 403 Bellini,conductosde, 870 Bertin, columnas de, 853 Beta, células, de los islotes de Langerhans, 926,927 Beta, partículas, de glucbgeno, 177 Bicúspide,vilvula, 663 Biliar,vesícula, 808 Biliar(es). \'éase Bilis Bilirrubina, 804,807 conjugaci611, 804 Bilis, 804 almacenamiento, 810 canalículos, 805 conductillos. 804 conductos, 805, 810 secreci611, 804 Bipolares,células,de la retina, 1033 Rivalentes. Véase Cr,omosoma(s) Blancas, fibras, 613 Blasto, células en, 364 Blistula, 200 Bocio. Véase Tiroides,glandula Bocio exofthltnico, 909 Bolsa nuclear, tipos de fibras en, 630 Bombadesodio y potasio, 124 Borde, arrugado, 460,462, 464 en cepillo, 456,463, 464 estriado, 456, 464 Bot611 gustativo, 728 Bowman, cipsula de, 860, 862 espacio de, 862 glindulas de, 819 membranade, 1021 Boyden, esfínterde, 810 Brecha, uni6n en. Véase Unión en brecha Bronquiolos, 827, 829 clases de, 829 Bronquios, 826, 829 Bruch, membrana de, 1024 Brunner, glindulas de, 761 Bucal,cavidad, 724 Bulbo terminal (pie), 559 Bulbouretrales,glindulas, 1012 C, bandas, 83 C, células,deltiroides, 910-911 C delametafase, 65. Véase también
Colquicina
Cax
P, producto. Véase Producto Ca
X P Cadenanuclear,fibrasen, 630 Calcificaci6n. deladentina, 741 delcartílago, 418,482 del esmalte, 737 del hueso, 445
frentede, 492 inhibidores, 447 vesícula de la matriz, 447 Calcitonina, 911 efectos sobre osteosclastos, 912 Calcio,absorci6nde, 915 almacenamiento en hueso, 454, 914 almacenamiento en mitocondria, 132 calcitonina y, 910-911 concentraci6nensangre, 453 ell contracci6n y relajacidn musculares, 623-624 fosfatode, 493 hormona paratiroidea y, 453 Cálculo,dental, 741 renal, 873 Chlices renales, 853 Caliciformes,células, 148, 214 aparato de Golgi, 148 delintestino, 762-772 Caliciformes, papilas, 850 Callo de fractura, 505 Calostro, 980 Calvicie, 708 Cattalículosbiliares, 805 Cincer, 91, 192. Véase también Anaplasia;Metastasis Capa(tracto)uvealdelojo, 1028 Caperuza acros6mica. Véase Acrosoma Capilares, 243, 674-678 continuos, 674 de la piel, 696 desarrolloen1briol6gic0, 253,333 fenestrados, 253 formaci6ndelíquidotisular, 245 glomerulares, 847,857 linfáticos, 245 pericitos. 254 permeabilidadde los, eninflamaci6n. 245,317 Y barrera hematoencefilica, 581 Cipsula, 231,411. Véase también Organos individuales Capsulares, células. Véase Célulns ganglionares Caracol,conducto, 1051 6rgano de Corti, 1053 Carbohidratos, absorci6n de, 268 almacenamiento, 176 funcidndelaparatodeGolgienla secrecidn de, 148 Carb6nica,anhidrasa, 296 Carboxihemoglobina, 296 Carcinoides,tumores, 769 Cardiacas, glhdulas, 751 (:ardiaco, ciclo, 653 relaci611 del, con electrocardiograma, 660 Cardiaca, músculo, 634-639. Véase tambien Corazdn discos intercalados, 635 retículo sarcoplhnico, 638 Caries dental, 740 Cari6lisis, 117 Cariorrexis, 117 Cariotipo, 78 Caroteno y carotenemia, 178 Carbtidas,arterias, 684 Carotídeo,cuerpo, 684 seno, 684
1059
Cartílago, 413-119. Véase también Articdar,cartilago articular. Véase Articular,car-tilago calcificacih de, 418,482 crecimientointersticial, 417 crecimiento por aposici611, 417 cicatrizaci6n de, 520 desarrolloembriol6gico, 415 elistico, 414, 420 estructurafina, 418. Véase tam1~ii.n Articular,cartilago enfracturas, 505 fibrocartílago, 419, 533 halo pericelular, 522 hialino, 414 homoinjerto(aloinjerto), 419 matrizinterterritorial, 522 tlutricibn, 418 secundario, 438 sustanciaintercelular(matriz), 417 tinci6n de la matriz, 417 trasplantedepericondrio, 417 vesículas de la matriz, 447 zona territorial, 531 Castraci6n' efectos de la, 894 Catecolaminas, 564, 923. Véase también Adrenalina; Noradrenalinu Caveolas, de células caveoladas, 646 de células de músculo liso, 641 Cavidad(es), del tímpano, 1045 nasales, 816 pericirdica, 662 pleural, 814 pulpar, 729 Cebadas, células, 275, 394 estructura fina, 277 heparina en, 279 papel de las, en defensas corporales, 282
relaci6n de las, con histamina, anafilaxia y alergia, 279 Cefalorraquídeo,líquido. Vease Liquid o cefalorraquideo Células,capacidadproliferativa, 47 ciclo de, 45, 76 competencia de. Véase Diferenciacidn cubierta de, 126 cultivode, 13 diferenciacidn, 185. Véase también Diferenciacidn dimensiones, 9 divisidnde. Véase Mitosis;Meiosis estimaci6n de la duraci6n de las fases del ciclo de las, 75 47, mantenimientodepoblaciones, 197, 338
membrana de, 121 estructura de la, 123 propiedades, 126 proteínas. Véase Integrales, proteinas de membrana; Extrinsecas, proteinas de m e m brana receptores. Véase Recefitoresde S U perficie celular muertede, 116 nidos de, 416 núcleos. Véase Nziclro
organitos de, 9. \.'Case también N o t t z ~ b w s individttale~ potencialidades. 185, 186,333 recambio dc, 66 regulaciónde la multiplicación, 48, 191, 196 la proliferación, 48, regulaciónde 191, 196
sociedades, 12 terminales, 47, 188 CClula(s) A, de los islotes de Laugerhans, 926,929,931 acidól'ilas de la Iripbfisis, 907 acillosas del ph~creas,139, 226 adiposas, 177, 265 adventicias, 254, 440 alfa de los islotes de Lallgerhans, 926, 929, 931 amacrina, 1033 amplificadora. \'Case Linfocitos aneuploides, 90, 91 argentafincs, 755 argirófilas, 755 asesinas.Véase Linfocitos asociacionesenepitelioseminifero, I009 auxiliares. Vease Linfocitos basales deepitelios, 859 basbfilashipofisiarias, 886 1)astones de la retina, 1032 betade los islotes deLangerhans, 925-926 bipolaresde la retina, 1032 blanco, 881 C deltiroides, 910-911, 915 caliciformes, 770 cancerosas, 91, 193 capsulares de los ganglios, 585 cartilaginosas, 417 caveoladas, 765 cebadas, 275, 294 centroacinosas, 781 ciliadas,167, 215 cilíndricas del intestino delgado, 773, 1006
cilíndricasde l a base d e las criptas, 770 cimbgenas,227,753, 754 citotrofoblasto, 965 claras, 701, 829 conos delaretina, 1032, 1037 corticotrbficas, 886 cromafines, 922,925 crombfilas dehipófisis, 886 crombfohas de hipbfisis, 886 D (delta)de los islotes deLangerh a m , 929 de absorción del intestino, 771 dealmacenamientodegrasa(lipocitos), 798 de Betz, 569 deciduales, 969 de gastrina, 757 de glindulas paratiroides, 912 d e glia. VCase Neuroglia de Hensen, 1052 deinsuficienciacardiaca, 838 de Kupffer, 796 de la sangre. Véase Eritrocitos; Leucocitos
dc Langerhans, 702 d c Leydig, IO03 dc los pilatcs, 1052 del mesangio, 858 del tejidoconectivo, 251-287. VCase t a m b i h Nombres indiuidttales dcl trofoblasto, 964 de marcapaso, 651, 654 de memoria. Véase Linfocitos de Merkel, 719 de MiIllcr, 1034-1035 dendriticasreticulares, 387 de neuroglia, 203 dc Paneth, 763, 772 de Purkinje, 569 d e Rouget, 676 deSchwann, 586 de Sertoli, 1000 de transicibn. 354 diploides, 84 EC, 757 CII cesta, 229 e11 rechazo deinjertos, 369 enterocromafines, 754 cpebdimarias, 575 epitelialcsreticulares, 377 espinosas, 222 eucaribticas, 9 falitlgicas, 1052 foliculares del tiroides, 903 delovario, 942 formadoras de colonias, 332-335. Véase también Nombres individuales ganglionares, de gangliosautónomos, 597 deganglioscefalorraquídeos, 584 de la retina, 1032-1033 germinativas enmujeres, 84, 943 e11 varones, 988. Véase tambih Espermatogénesis gigantes de cuerpo extraño, 286 gl6bulos blancos.Véase Leucocitos granulosas, 944 granulosas y luteínicas, 947 haploides, 84 hemiticas. Véase Eritrocitos horizontales, 1033 intersticiales, 1003 luteínicas, clases de, 947 madre, 332, 347,989. Véase también Tejidos individuales, UFC mamotrofas, 91 1 mesenquimatosas, 251, 254,415, 427, 440 mioepiteliales, 228, 642. VCase también Mioepiteliales, d l u las Inioides, 1000 monocitoides, 354 mucosas cilíndricas, 751 mucosasdelcuello, 754 musculares. VCase Nombresindividuales nerviosas,535.Veasetambién New ronas ncuroectodérmicas 584 neuroendocrinas, 755 neurosecretorias, 899
Illllas, 372 olfatoriasreceptoras, 818 oligolnucosas, 765,770 ciseas. Véase Osteoblnstos;Osteoclastos; Osteocitos; Ostedgenus, célulns ostcógenas,504,525 osteoprogenitoras, 431) oxifilas,913 parafolicularcs, 910 parietales, 754 pericitos(pcrivascularcs), 440 periteliales, 754 pilosas del oído, 1052 piramidales, 568 plasmáticas,270, 392 principalesde las glhtrdulasgástricas, 754 nrocarióticas. 9 progenitoras, 48, 349 radialesdeMüller, 1034-1035 rcceptoras(sensitivas). Véase Hereptores sensitivos reticulares, 347,387,393 reticulocr~doteliales, 405 satélites de fibras de músculo estriado (esquelético), 628 sincitiotrofoblastos, 964 sinoviales,528 somáticas,79,84 somatotróficas, 892 superficiales epiteliales, 758-754 supresoras. VCase Linfocifos sustentaculares, 818 tecalutcínicas, 947 tirotróficas, 894 uniones de, 217. VCase tambitn U ? I ~ O nes intercelulares vacuoladas, 773 yuxtaglomerulares (JG), 856 Cemento, 740 Cctnentocitos,740 Centrales, venas, 786, 791 Centrifugaci6n,gradientededensidad de, 336 difercncial, 128 Centriolos, 54 Centroaciuosas.células,delpáncreas.
781
Centr6mero, 80 Cepillo, borde en, 456, 463, 464 Cerebelo, 541,565 Ceruminosas, gliindulas, 1045 Chnosis, 296 (:iclo, anovulatorio, 996 cardiaco. 653 celular, 45, 76 decrecimientodelpelo, 706 deepitelioseminifero, 993-995 cst1al. 974 menstrual, 9GO. Véase también Met?,\trtral, ciclo sexual, 949 Cigoteno,periodo,de la meiosis, 84 Ciliar.cuerDo, 1024 C,iliares,procesos, 1029 Cilíndricas,célulasdeintestino, 176, 773. 1006 Cilindroeje(s). Véase Asdn(es) Cilios, 167 ~
INDICE ALFABETZCO Cimcigeno, gritrulos de, 227 Citletocoro, 57 C i t ~ i ~ 319 ~a, Cinturón, desmosomas en, 221 Circunvaladas, papilas, 725. \'éase Caliciformes, papilns CiIrosis, 808 Cisterna(s) del quilo, 685 terminales, 621 CisurasdeSchmidt-Lanterman, 589 Citolisosomas. Véase Vacuolas nutofrígicfls
Citoplasma,8, 119-183 basofilia, 134 ccntriolos, 53 citosol, 120 retículo endoplismico. Véase Reticulo endoplusmico filamet~tos,172 aparato de Golgi. Véase, aparatode grinulossecretorios, 151 inclusiones. Véase Inclusiones citoplusmicas lisosomas de. Véase Lisosonrrcs membranacelular. Véase Céluln(s), memhrana microtúbulos. Véase Microtzibulos organitos. Véase Nombres individuales
papel en la expresi6n de genes,187188 pigmentos, 178 polirribosomas, 134. Véase también Ribosomas RNAde. \'éase R N A Citoplismicas, inclusiones. Véase Inclusionescitoplrismicas Citosol, 120 Citotrofoblasto, 956 Claras, células, 691. Véase también M e lanocitos Clara,zona, 466 Clitoris, 941 Clonal, hipbtesis, de aborto, 374 Clono, 365 Clorhidrico, Acido,754 Coagulacibn, mecanismo de la, 301, 307 Coagulaciónsanguínea, 301 coigulo, retracci6ndel, 306 Codbn, 106 Coligena, 417 composicidn, 258 estructurafina, 260 periodicidad(axial), 261 procoligena, 258 síntesis, 258 tipo I a IV, 258 tropocolágena, 259 Coligenas, fibras. 235, 237 Colhgenas, fibrillas, 235, 260 Colangiolos, 805 Colaterales. Véase Axón(es) Cokcistocinina, 810 Colesterol, 268 Coloide de tiroides, 902
Colorantes y tinciones, 17 icidos y bisicos, definición, 18 hematolbgicos, 291 hernntoxilina y eosina, 17 impregnacibn argénica, 237 itlmlttloflnorescetltes, 274 mctacrom;ítica, 241 negativa, 133, 262 negativapara ME, 133, 262 para microscopio electrcinico, 33 policromo, 291 suDravital. 130 t&nica de. ácido pery6dico de Schiff (PAS), 28 vital, 130, 283 Colquicina, efecto de la, en gota, 65 efecto de la, sobre l a mitosis, 65 uso de, en estudiosdecromosomas, 65 uso de,enestudioderecambio celular, 66 Columnas de Bertin, 853 Compacto, hueso, 429 Complemento, 318, 372 receptores para, 372 Concreciones de la prbstata, 1008 Condroblastos, 427 Condrocitos, 415, 427 Cot~droitinsulfato.241. 417 Conducci6ndeimpulsos,encorazbn, 654 e n fibras nerviosas, 555-556 enmúsculoestriado, 623 Conduccibn saltatoria, 558 Conductillos, de células parietales, 754 del hueso, 425 Co~~ductillos biliares, 804 Conductillos eferentes, 986 Conducto(s), 226 alveolar, 831 biliar, 805, 810 cístico, 808 codear, 1050 colédoco, 810 deBellini, 870 desarrollo embriolbgico,202 endolinfático, 1050 eyaculador, 987 gran vena linfática, 361 hepitico, 806 intercalado, 782 interlobulillar. 782 intralobulillar. 743, 782 lactifero, 980 linfitico, 361 nasolagrimal, 1043 pancreático, 810 torácico, 361 Conductos, de separacibn, 356 deLambert, 832 Conducto(s). de Cloquet, 1031 de Havers, 487 de Hering, 805 de Schlemm, 1028 de Volkmann, 489 hialoideo, 1031 semicirculares, 1045 Conducto deferente, 987 Conducto epididimario, 986
1061
Cotrcctivo, tejido, ci.lulas del, 251-287 cilulasadiposas, 265 cclulascebadas, 282 célulasendoteliales, 253 cblulas mesenquinlatosas, 253 cdulas plasmiticas, 270 clasificacibn, 234 de tlcrvios, 587 denso, irregular, 410 denso, regular, 410 de músculo, 606 en inflamaci611, 282 fibrascoligenas, 237 fibras elisticas, 237 fibras reticulares, 237 fibroblastos, 256 formación, 203 laxo. \'C.ase L ~ x Qtejido , cortectivo líquidotisular, 239 macrbfagos. 284 pericitos, 255 reparaciónde, 255 sustallciafundamental(amorfa), 239 tipos, 234 Congelacibn,cortes por, 16 Conjuntiva, 1027 Conos de la retina, 1032, 1037 Contacto, inhibicibn por. Véase Znhibicidn por contacto Continuos, capilares, 674 Contracción, en células no musculares, 175 enfibrasmusculares, 623, 640 enmicrovellosidades, 175 papel del ATP en, 625-626 proteínas reguladoras en, 623 Corazbn, 651, 653. Véase también Mzisculo, cardiaco célulasdemarcapaso, 654 ciclo cardiaco, 653 cuerdastendinosas 663 diistole, 665 electrocardiogramas, 654, 660 endocardia, 662 epicardio, 662 esqueleto, 662 fibras de Purkinje, 659 marcapasosartificiales, 661 miocardio, 653 músculo. Véase Cardiaco,mzisculo músculos papilares, 659 nódulosinoauricular (SA), 654 n6dulo Y haz auriculoventricular (AV), 656 pericardio, 662 ricgo sanguíneo, 665 sistemadeconducci6ndeimpulsos, 654 sístole, 665 vilvulas, 663.664 Cordbn(es), esperrnitico, 1006 medular, 389 Coriocapilar, 1024 Corion, 965 C O r i 6 n i c a ,g o n a d o t r o p i n ah u m a n a (HCG), 952, 970 Coribnica,tirotrofinahumana, 970 Cbrnea, 1020 endotelio, 1022 epitelio, 1020, 1021
membranadeI)escc~meut, 1022 tuembralladeBowman, 1021 termirmcioues rlcrviosas aferentes d r , 1020 trasplante, 1022 sustancia propia, 1020 Coroideo, plexo, 58 1-582 Coroides. 1023 Corona radiata, 946 Coronarias, arterias, 664 almohadillas musculoe1;isticas de, 664 Corpus albicans, 952 Colpítsculos, dc Hassall, 377, 382 de Meissuer.. 720., 721 de Pacini, 720 de Kuffini, 720, 721 Cortes, 14 grosor para ME, 34 grosor para M F , 15, 34 iutcrpretaci6lr de estructura a partit de los, 22,25 métodos para efectuar, 15,35 Corte7a.Vkansc Orgunos o estrlrrtutccc indir1iduale5
Corteza cerebral, 565 Corteza suprarrcnal, 917 efectos de la ACTH sobre, 919, 921 efecto de la angiotcnsina sobre, 920 fetal (provisional), 916 hotmorrasde, 919 rcuovacióncelular, 921 Ionas. 917 Corti,6rganode, 1051 Corticotr6ficas, 891 Corticotrofina. {Vase Honnona adrenocorticotrofica Corticotrofina, factor liberador de (FIX), 898 Cortisol, 919 sol)rc crecinliento y cicatrizaci6ude heridas, 920 sobre eosinófilos, 920 sobre inflamaciOn, 920 sobre metabolismo, 919 sobre metaholismo hepitico, 919 sohre tejido liufitico, 920 secreci6n de, 920 Cowper, glindulas de, 1012 Crineo,crecimientodel, 431 Crecimiento,intersticial, 417 por aposici6n, 417,424 Crecimiento,hormonadel, 886 factor inhibidorde la (FIG), 898. \'éase también Somatoslaf inn
factor liberador de la (FLG), 898 Crcnaci6n, 295 Cresta, ampular, 1055 mitocondrial. 131 (:teti~rismo,904 Ctilmsa, Area. \'éase A r m cribosa del rifion Criofractura y criograhado, técnicas de, 12-4 Criostato, 16 Criptas,célulascilíndricas como base de., 765. - , .768 Criptas gistricas, 751 Criptas de Lieberkühn, 763, 769 Criptorquidia, 1003
(:ristalino, 1054 cApsula,1025 crecimiento, 1024 fibrasprimarias y secundarias, 1025 Cromafines,células, 922, 925 CromAtides,50. Véase tamhikn CromoSOl)l~(.\j
C:1.omatina,49 condeusada, 50, 99 exteudida, 50,99, 105 sexual, 104. Vkasc también U n ? ) , cuerpos de Cromat6foros, 1023 Cromat6lisis, 551 Cromófilas de la hipbfisis, 885 Cromosoma(s),50,51, 74 acrocéntrico, 80 anomalías, 83 d e los autosomas, 86, 89 de los cromosoulassexuales,88 autosomas. 79 I)i\alel,tes, 84 cariotipo, 79 cclltrómero,55, 80 cinetocoro, 57 clasificacibn, 81 C O I I satblitcs. 80. 1 1 1 constricci6nsecundaria, 80, 111 d . 51, 55 efectos de la radiaci6nsobre los, 62, 64 C I I bandas, timicas de cstimaci6n de, X I , 83 estructura fina, 55, 77 falta de disyunci611, 88,89 Filadelfia, 92, 339 genes. Véase Ge?rcr homcilogos, 79 identificación, 80 marcadores, 332 metacéntricos, 80 metafase, 55 mosaico, 104 uúmeroalreuploide, 89, 90 número diploide, 84 número en el ser, 79,84 número haploide, 84 rtúmero poliploide, 89 quiasmas, 85 S , 51 sexuales, 79 submetacéntricos, 80 tkcnicas de coloracibn de, 81 translocaci6n, 88 trauslocación recíproca (recombinacibn), 85 Cubierta nuclear, 94,97, 99 Cubiertas. vesículas, 159-161 Cuello del útero, 971 Cuerdas vocales, 821 Cuerpos(s),basal,168, 169 carotídeo, 684 ciliar, 1024 de Barr, 102, 313,339 de Herring, 901 de Howell-Jolly, 350 de Nissl, 550 denso, 6 4 1 de Russell, 272 laminar, 835 ,
multiwsicular, 1.58 pineal, 935 polar, 84, 946 residual, 158 siudpticode COIIOS, 1038 tiltirnohrarlquial, 9 1 I vitrco, 1030 XY, 992 Cuetpo amarillo, !M6 células granulosas luteínicas, 947 célulastecaluteinicas, 948 desarrollo, 946 efectos (IC I,H aobrc., 948 C I I c.mt~araro,952 sccleción de pmgesterona, 949 y gotradotropinaplacentaria(HGC), 952 Cuerpo extlaño, cklulas de, 286 Cuerpo hemorrigico, 947 Curnulus oophoros, 946 Cúpula. 1055 Cutícula del pelo, 706 Chalorras, 198, 696 Choqueanafilictico, 279 y circulación Ienal, 872
,
I), Células de islotes deL,augerhans,
929 cromosomas, 51, 55 Decidua y reacciOlt decidual, 960 Decidualcs, dientes. Véase Primarios, dientes lkfcrente, conducto, 987 Ikgeueración, de fibrasnerviosas, 593 postmortem, 15, 25, 154 Dclta (D), células,deislotesdeLangerhaus, 929 Ikndritas, 540 Dendríticas,célulasreticulares, 387 DendIítico,transporte, 555 lhrdrodendríticas, sinapsis, 565 Dendrosomiticas, sinapsis, 565 Densos, cuerpos, de células de músculo liso, 641 Dentales,Idminas y papilas, 730 Dentirra,calcificaci6n de, 735 formación, 733 odontoblastos, 732 secundaria, 742 sensibilidad, 735 síntesis de colagella, 735 Delltinales, túbulos, 737 Dermatano, sulfato de, 241 Ikrmis, 696,699.Véase también Piel capas, 696 I icgo s a t ~ g u i ~ ~696 co, surcos, G90 llescement, endotclio de, 1022 Descement,membrana de, 1022 l)esetlsibilizaci611 para alergias, 281 Ikshidratacibn, 15 Dcsmosoma(s), 220 cintur611, 220 cn discos intercalados, 637 en epidermis, 693 Desoxirribonucleico, icido. Véase D N A Despolarizaci6n.564 Determinacih. Véase Diferenciacidn Detoxicaci6nfarmacol6gica,163
tl,
I)ial,ctcs, insípitla, 900 sacal-illa,900 Diacitwsia, 85, 992 Diifisis, 475 lliafragma, hendidura (le filtlaci6tr del, 860 Diaptdesis, 309 Diartrosis, 518 cambios de las. segúll l a edad, 533 cipsula, 518,528 cal tílago articular. \'Case A1-tictdnr, cnttilago cleharrollo, 5 I8 CII ostcoartritis, 533 iwrvaci6uafcrcllte, 532 lillfáticos, 531 líquido sitlovial, 524,532 membrana sitlovial, 528 mcniscos, 531 11utrici611delcartílagode, 524. 52(i I iego sanguinco, 531 Z O I I ~de transici611, 531 Diastblica,presitinarterial, 665 I)ientc(s), 728-742 ameloblastos, 730, 735 ap6fisis alveolar, 529 caries, 740 celllcnto,740 corona, 729 dccidualcs, 731 desarrolloembrionario, 730 dentina, 735. Véase también Dentinn enfermedadperiodontal, 741 esmalte, 735,736-739 inserción epitelial, 741 ligamentoperiodontal, 729, 740 odontoblastos, 258 permanentes, 733 pulpa, 729 raíz, 733, 740 sensibilidad de la dentina, 740 I)iferenciaci6n, 184-205.Vease también Genes competencia, 188,199 compromiso, 188,199 citoplasma y expresi6n genética, 187, 189 determinaci611, I89 división. 187 i n d u c c i h , 190,199, 438,440 influetrcia de factores ambientales, 199 relaci611con l a proliferaci611, 196 Y potencialidad, 184, 186 Diferencial,f6rmula, y cuentade leucocitos, 31 1 I)igCStiVaS, vias, plangeneralde las, 746 partesdel tubo, 723.Véase también Nombresindi~~idttales Diploe, 432 I)iploteuo, 84, 992 Disco prolígcro. \'Case Comulus o q h o .
rus Discos, de bastones y conos, 1036 intercalados, 635 intervertebrales, 534 rotura de, 535 Disse, espacio de, 794 Distribuci611, arterias de, 665
Distrofiamuscular, 630 I)is)t111ci611,faltade. Véase CrotaosoD S A , alnracenamiento de informaci6n ell,
43
clave de triplrte, 105
como base de genes, 43 duplicaciOn de, f3, 44 e11 mitocolrdria, 133 C I I regulacih de sílltesis de proteiIras, 105, 108 estructura, 43 marcado de, con timidina radiactiva, 71 rcacci6n de Fculgeu para el, 41 sílltesis, 70 tra11scripci611, 106 Dolor, receptores del, 719 Dopa, reacci6n de 701 T)orsalcs, ganglios radiculares. Vease Posteriores, ganglios rndiculores l)o\vn, síndrome de, 86, 690 Drepanocitemia, 294 Duodeno, 761. Véase también Itrlrslino delgndo l)uralnadre, 578 EC,célula, 757 Ecrinas, glindulassudoríparas, 696 Ectodermo, 201, 203 Ectbpico, hueso, 439. VCasc también Hueso Edema, 242 Edema que coI1scrva l a huella del dedo, 243 Elisticas,arterias, 664 Elisticas,fibras, 262, 420 formación, 262 Elistica(s),Iimina(a), GB8 externa, 668 formación y crecimiento, 671 interna, 668 regencraci6nde, 672 Elástico,cartílago, 414, 420 Elastina, 262, 816 Electrocardiogramas, 660 relaci6n de los, conciclocardiaco, 660
Eleidirla,693 Elementos figurados de l a sangre. Véase Eritrocitos; Leucocitos Elipsoide, 401 Embarazo,pruebasparael, 952 Enanismo. 690 Encapsuladas, arterias y arteriolas, del bazo, 402 Encéfalo,544-545 barrera hematoenccfllica, 581 capilares, 580 células. Véase Neuronas, neuroglia cerebelo, 545 cortezacerebral, 545 desarrollo embrionario, 544-545 cpbndimo, 575 líquidocefalorraquídeo. Vease Cejalorraquideo, liquido
meninges. Vease Meninges
nutricid~r,580 pFxos coroideos, 575 llego sallguíllco, ,580 sustanciablanca, 548 sustancia gris, 5 4 8 , ,580 velltrículos,545 E~>docardio,662 Elldocondral,osificaci611, 471-472 Eldocrinas, glindulas, 202,231. Véase tambikn Glúndulas y horr u o n ( ~ sen uotnbres intiividunles desarrollo embriol6rico. 202
1cgulaci6n de la se&eci6n, 196 Etldodermo, 201 Endolinfa, 1053, 1055 Elldometrio, 940,958-960 capas de, 959 e11 ciclo Inenstrual, 941 riegosanguirleodel, 961 Etldomisio,606 Elldoplismico, retículo. Véase Retirulo endopldsvtico Elldorfitra, 765 Endostio, 435 Elldotelio, 253 de Ikscemer~t, 1O22 d e sinusoideshepiticos, 798 e11 aterosclerosis, 671 fenestrado, 860 origende, 333 Euterocromafilrcs,c&lulas, 754 Enteroclldocrinas,cklulas, 7.55, 757 Enzimas. \'Case también Nombres i n dividuales Etrsina, 17: 18 Eosinhfilos,320 sobre, 920 efectodelcortisol en alergia, 320 euparasitosis, 321 estimaci6ndelnúmerode, 320 factor quimiotáctico de l a anafilaxia (FQEA), 282 relaci611 de, con células cebadas, 282, 32 I Eosinopenia, 920 Epi.ndirno, 575 Epicardio, 662 Epicoroides, 1024 Epidermis, 688,691,696 células de Langerhans, 702 chalona, 198, 696 de la piel delgada, 698 de la piel gruesa, 690 divisi611 celulay en, 198 estrato ctirneo, 693 cstratoespinoso, (3'32-693 estrato gerrninativo (basal), 692 estratogranuloso, 217 estratolúcido, 693 melanocitos, 700-701 queratiniraci611, 217,691,693 regcneraci6r1, 712 surcos, 690 Epidídimo, 1005-1006 Epidural. espacio, 579 Epifisaria,placa (disco),478-482 riegosanguíneo, 499-500 separaciones, 500 Epífisis, 476
ititlo
rlolllitllico, 750, 754 75 1
all ugas,
Espillal. mtdula, 548 astas, 548 cClulasIlerviosas de. 1 ' i . a ~A'euronm ~ desarrolloembriorrario, 544 mcllingcs, 578
segmentación, 543 stlstancia blarlca, 548 sustanciagris, .54H Espiuosas, chlulas, 222 Espongioblastos, 571 Espongiocitos, 917 Esponjoso, hueso, 428, 429 Esquelhtico,músculo. Véase E s f r i d o , 1l1 riSClll0
Esqlleleto del coraz611, 662 Estadodcalarma, efectos del, 920 Estallidocritropoyético. \'éase UFE-E Estercobilillógeno, 804 Esterocilios, 1006 Esteroides, hormonas, 910,946 Estimulador tiroideo de acci6n prolongada (ETAP), 909 630 Estiramiento,reflejode, Estómago,750-771 absorci6n en, 751
cClrtlas de gastt'ina, 757 c6lulas cnteroelldocrillas, 757-765 c t l u l a s mucosascilíndricas, 751 c C l u l a s mucosas del cuello, 754 cClulau parietal?$, 754 c t l u l a s prillcipales(cimtigenas), 754 criptasgistricas, 751 esfílltcrpilórico, 757 g l i ~ l d u l a s fúndicas, 753 gl;indulas gistricas, 755 glAndulas pilbricas, 757 ~ . c ~ g u l a c ide ó ~la ~ secreción, 758 rcllovació11 celular cpitelial, 7.51, 755 Estradiol. \'hase I:'.\t,.cigenos Estral, ciclo, 974 Estratificado,epitelio. Vhase Epitelio Eltrato córneo, 693 disposiciOn decklulas,en 696 Est] ato, espinoso, 692 get'rninativo (basal), 692 granuloso, 693 lúcido, 693 F.strechas. uniolles, 218. VGase tambihn Zdnula ocluyente e n b a t r e l a Ilematotesticuiar, 1001 Estriado, borde de célulasepitelialcs, 215, 762, 865 de ostcoclasto5, 45.5 Ectrilm, 1046 ~núsculosdel, 1047 Estrógenos, 948 e n ciclo sexual, 948 efectos (le l a supresi6nde, sobre el endometrio, 963 efecto de, sobre e l endometrio, 960 efecto de, sobrelasmamas, 976 efecto de, sobre la vagina, 975 folmación de, por el ovario, 956 formaci6n de, por l a placenta, 970 Estroma, definicih, 2'29 Eucromatilla, 50, 99 Eustaquio,trompade, 1047 Exocrinas, glindulas, 202, 226. En Nom6res individuales Exocitosis, 151 Exoftilmico, bocio, 909 Extracelular, líquido. Véase Liquido tisuiar
l<'l'.lP~Véase Estimuladortiroideo crccicin prolongadn E\nclrlador, conducto, 987
de
1:al)ricio. bolsa (le, 384 F'actores liberadores de hormonas, 898 Iactorcs reguladores de las hormonas, 898 Fagocito(s), alvcolar(es), 837 Fagocitosis,156, 315 Falhngicas, células, 10.52 Falopio, trompas de. 956 Faritlgc, 743 Farírlgea, amígdala, 744 Fascia, adherente, 637 superficial, 688 Fascículos, del mrisculo, 606 del nervio, 591 1:asc. microscopio dc contraste de, 20
IA'DICE ALFAHETICO
FccundaciOn,963 Fenestrado,endotelio, 860, 861, 863 Fenestrados,capilares, 253 Feomelanina, 705 Feulgen, reacci6n de, 41 Fibras, bolsa nuclear, 631 coligenas, 235, 237 de anclaie o fiiaci6n. 245 del crist'alino (lente); 1025 de Korff, 733 de milsculo. Véase Mzisculo denervios. Vi-ase Nervios,fibrasde dePurkinje, 656 de Sharpey, 413, 528 elisticas, 262, 420 cxtrafusales, 633 gruesas (densas) de cola de espermatozoides,998 intrafusalcs, 633 reticulares, 237, 248 Fibras nerviosas,585-594.Véase también Mielina amielínicas, 589 ax6n, 540, 550, 553 cilindroeje. Véase Axón conduccidndeimpulsos a lo largo de, 556 degeneraci6n, 593 dendritas, 540 estructura fina, 553 flujo en, 555 mielinizacidn, 547,587 neurolema, 585 ncidulos deRanvier, 549,558 posganglionares y preganglionares, 597 regetleraciónde, 593 transporteaxoplásmico, 555 vainas de Schwann, 585 Fibrina, 300 Fibrin6gen0, 301 Fibrinoidc de la placenta, 968 Fibroblastos, 255 estructurafina, 259 Fibrocartílago, 413, 419 Fibrocitos, 256 Fijacibn, para microscopio electrdnico, 32 paramicroscopiofotdnico, 15 Fijacidn,fibrasde. Véase Anclaje, f i bras d e Filadelfia,cromosoma, 92, 339 Filamentos, 172-177, 609 deactina, 172. Véase también M i crofilnmentos delgados, 623, 642 deanclaje o fijaci6n. 685-686 gruesos, 610, 624, 642 miosina, 172 tenofilamentos(intermedios 0 filamentosde I O nm), 176, 221, 693 X , 612 Filiformes,papilas, 725 Filtracicin, barrera de, del riñ6n, 863 Filtraci6n, diafragma de hendidura (membrana)de, 864 Finosis, 1011 Flagelo, 172. 998
liFLC. Véase Corticotrojina,factor beradorde Fluorescencia, microscopio de, 274 Fluorescente,anticuerpo. Véase Inmunofluorescencia, técnicas de Folículo(s),deNaboth, 971 ovirico. \'éase Ovario piloso, 702-708 tiroidco, 902 Folículos,hormonaestimulantede los (FSH), 886 efectos de,sobrecélulasdeSertoli, 1001
efectos de, sobre ovario, 944-945 en ciclo ovirico, 948 en ciclo sexual, 949 factorliberadorde(FLF), 949 relaci6nde,conpubertad, 944 Folículos pilosos, actividad cíclica de, 706 dcsarrollo, 702 glindulas sebiceas, 708 matrizgerminativa, 705 mítsculos erectoresdelpelo, 710 papila, 691 vainadetejidoconectivo, 708 vainaradicularexterna, 705 vainaradicularinterna, 705 Fontanelas, 432 Fosfatasa icida, 155, 1009 Fosfatasa alcalina, 315, 155, 763 Fosfatidilcolina. 837 Fosfocreatina, 626 Fot6nico, microscopio (MF). Véase Microscopbo Fotorrcceptores, 1032. Vease también Corlos; Retina; Bastones activaci6npor la luz, 1038 pigmentosde, 1038 F6vea central, 1039 Fraccionamiento homogeneizados de celulares, 128 Fracturas,consolidacibnde, 502 Fragilidad de eritrocitos, 295 Fúndicas, glindulas, del estbmago, 753 Fungiformes,papilas, 725 Go, GI, G,. Véase Célula(s) ciclo G,bandas, 81 G-6-PD. Vease Glucosa-6-fosfat0, deshidrogenosn Ganglio(s) a u t h o r n o , 583, 597 cerebrospinales, 542 craneales. 542 desarrollo embriol6gic0, 583 espiral, 1053 mesentericos.598 paravertebrales, 598 prevertebrales, 598 radiculares posteriores, 543 raquideos, 542 simpáticos, 597 terminales, 598 Ganglioslinfáticos, 361, 384-394 activacidn de linfocitos en, 393 aferentes y eferentes, 386 cipsula, 386
1065
célulasestromas y fibras, 387 célulasreticulares, 387 centrosgerminativos, 391 corteza,384, 389 distribucidn, 361, 384 ' formacidn de células plasmiticas en 393 funciones, 361 hemales y n6duloshemales, 396 interacci6n celular en, 393 médula y cordonesmedulares, 386, 387 Iddulos linfiticos en, 386, 389 n6dulos primarios y secundarios, 391 reacciones primarias y secundarias en, 392 riesgo sanguíneo, 395 senos y sinusoides, 387 sitiodelinfocitos B y T en, 390 vénulas poscapilares, 389 zona quedependedeltimo, 389 Ganglionares, células, de la retina, 1031, 1032 simpiticas de l a médula suprarrenal, 923 Gistricas,criptas, 751 Gistricas,glándulas, 750-759 células argentafines (enterocromafines), 754 células enteroendocrinas, 754, 757, 765 célulasepitelialessuperficiales, 753 células mucosas delcuello, 754 celulasparietales, 752-753, 754 Gastrina y células degastrina, 757 Gastrointestinal,generaldelconducto, 746 Genes, 63.Véase también Diferenciacidn bases químicasde los, 43 constitutivos, 190 estructurales, 190, 367 expresidn,afectados por elmedio, 188 afectados por hormonas, 882 e11 bacterias, 190 eneucariocitos, 191 enneoplasia, 193 inducibles, 190, 193 integradores, 882 nucleolares, 111 de oper6n operadores y modelo lac, 191 papeldelcitoplasmaenlaexpresidnde, 187,189 participaci6nde los, endiferenciac i h , 189 represores(inhibitorios), 190 Genitalesexternosdelamujer, 941, 942 Germinativa,matriz, 705 Germinativas, capas, embridn, del 201 Germinativas,células, 84, 185 Germinativos, centros, 385, 391 Giemsa, coloraci6t1, de cromosomas, 82 Gigantismo, 887 Ginecomastia, 976
C;lándulas accesorias delaparato re. productor del varbn, 10071010 acinosas, 226 alveolares,226 apocrioassudoríparas, 230, 696 areolaresdcMoutgomery, 977 bulbouretrales, 1012 cardiacas, 75 1 célulasmioepiteliales, 229, 642. Vkase también Mioepiteliales, células reruminosas, 1045 deBartholiu, 941 deBowman, 819 deBrunner, 761 de Cowper, 1012 deKrause, 1042 deLitré, 1012 deltimo, 375.Véase tambiéu Z i m o deMeibomio, 1042 deMoll, 1042 deMontgomery, 977 de Zeis, 1042 ecrinassudoríparas, 697 endocrinas, 202, 231. Véase también Endocrinasglúndulas esofágicas,749 estroma, 229 exocrinas, 202,226 fúndicas, 753 gástricas, 751. Véase Gústricas, gldndulas hipbfisis, 882-885 hipbfisis anterior, 883, 885. Véase también Lóbuloanterior d e la hipdfisis holocrinas, 230 intersticialesdelovario, 955 lagrimales, 1042 mamarias, 975-982. Véase también, Marnarias, glandulas mediaslunas cerosas,228 merocrinas, 230 mucosas, 227 paratiroides, 912-914 parénuima, 229 Darbti3a. 742 bineal, 935 prbstata, 1007-1010 salivales,742 sebáceas, 708 serosas, 227 simples, 226 sublinguales, 743 submaxilares, 743 sudoríparas, 696. Véase tambiéu Sudoriparas,glandulas suprarrenales, 915-922. Véase también Suprarrenales,glhndulas
tiroides, 901-912.Véase también T i roides, glcindula tubulares, 226 tubuloalveolares, 227 uretrales, 876, 1011 uterinas, 958 Glindula(s), clasificacibn, 226 compuestas, 226
desarrolloembriológico, 202, 226 lobulillosde, 229 mixtas, 227, 228 regulacibnde la actividad secretoriaen, 230, 232 secreci6n de proteíuas y glucopt-otcínas ell, 228 Glaucoma, 1030 Glia.Véase Neurogliu (;liosomas, 573 C;lisson, cápsulade, 785 Globulinas, 394,803 G16bulos blancos.\'éase Leucocitos Globuloso, leucocito, 766 Glomérulo(s), 846, 854 arteriolaafereute, 854 arteriolaeferente, 854 barreradefiltracióu, 860 capilares, 847,857-858 célulasmesangiales,857-858 complejos antígeno-anticuerpo, en complejo yuxtaglomerular, 856-857. Véase también Yuxtaglomerular, complejo desarrollo embriolbgico, 873 diafragmadehendiduradefiltracibu, 863 cndoteliode los capilares, 860 epitelio, 854 factores de presibn en la filtracibn, 859 ulricula densa, 850, 854 membraua basal, 858 podocitos, 862 polo vascular, 854 yuxtatncdular, 868, 872 Glomérulos renales, 854 Glucagon, 931 Glucocriliz. Véase Ce'lula(sj, cubiert4s) Glucocorticoides, 919 Glucbgeuo, 28, 177 enhígado, 919,929 en músculo, 613 partículasalfa, 777 partículasbeta, 177 relacibnconREI, 163, 803 Glucblisis, 132 Glucoproteinas, 248, 417, 444 tincibn para, 241, 417 Glucosa,concentracibnde, ensangre, 803,928 Glucosa-6-fosfatodeshidrogenosacomo marcador clonal, 339, 670-671 444 Glucosaminglicanos, 241, 417, tincibnpara, 241, 417 147 Glucosiltransferasas, Glucosuria, 928 Glucurbnico,ácido, 804 Golgi, aparatode, 143 continuidad entre las pilas, 144 estudios histoquimicos de enzimas en el, 150 imagen negativa, 144 papelde,enla secrecibn,148 papeldeparaconservarlacubiertacelular, 149 recambio de siculos, 146 Golgi,coloracibn de, 144
Golgi, órganos tendinosos de, 633 Gbmoritécnicade, 901 Gouadotróficas,hormonas, 892,952. Véase también Foliculos, hormona estimulante de los; Luteinimnte, horrnonu Gonadotrofina,coribnica(HGC), 952 placentaria, 952 Gonocitos, 988 Gota, 65, 318 (;mideslinfocitos, 322 Gt-auulornas, 286 Granulbmero, 302 Granulopoyesis, 350 Grritlulos,acrosbtnicos,999 alfade las plaquetas, 306 auriculares, 636 azurbfilos, 313,315, 352.Véase también Azurdfilos,grúnulos de cimOgeno, 155 de cromatina, 40 demelanina, 701 de crombfilos hipofisarios, 890 dequeratohialina, 217, 704 detricohialina, 705 en basbfilos, 322, 353 en célulascebadas, 275 específicos d e eosinbfilos, 320 específicos deneutrbfilos, 313,315, 352 mitocondrialcs, 132 neurosecretores,901 Grrinulos muy densos de plaquetas, 306 Granulosas,células, 944 Granulosasluteínicas,c6lulas, 947 Gtasa(s),absorcibnymetabolismode, 77 1 blanca, 267 multilocular, 269 parda, 267 síntesis, 267 unilocular, 269 Grasa parda, 267 Graves,enfermedadde 909 GREL, 153 Gris, sustancia. Véase Sustancia gris Grueso,intestino. Véase Zntestino grueso Gustativos,botones, y receptoresdel gusto, 743 Gustativo,bulbo. Véase B o t h gustativo
H, zoua, G I 0 Kashimoto,enfermedadde, 909 Hasal, corpúsculo de 377, 382 Haustros, 774 Havers,conductosde, 487 Havers.sistemasde,formacibnde los, 431, 487 primitivos, 431 Haz auriculoventricular (AV), 653,656 bloqueo de conducci6nenel, 656 Hazhipotalamohipofisario, 899 HECI (hormona estimulante de cklulasintersticiales). Véase HL
INDICE ALFABETICO
IIEF. \'i.asc Folírulos, hormona estinlulnnte de los HEM. Vease Mrlanocitos, hot monn P A ti~hzrlnlrte de los Ilcmalcs, ganglios linfiticos y ganglios, 396 Hematócrito, 297 Hcmatocncefálica,barrera, 577 Hcmatodina, 179 Hcmattrpoyético,tcjido, 330-360. \'&ase t a m h i h Lirrfitiro, tejido; Mieloide, tejido cblulamadrepluripotcncial (UFC), 333 embrionario y fetal, 333 extramedular, 397 progenitorcs formadores dc colonias, 34 1 repoblación. 338 rcstahlecimiento, 338 vías dediferenciación y linajes cclulares, 339, 342 Hematotcsticular,barrera, 1001 Hematotímica,harrera, 380 Hematoxilina y cosina,tinción, 17 Hemidcsrnosomas. 223, 692 Ilcmocitoblasto, 335 Hemocitbmctro, 297 Hemoglobina, 179, 294, 350 cálculode, 293 Hemblisis, 295 Hemorroides, 774 Hemosiderina, 179 Hendidura(s) de Schlllidt-L.antermal1, 589 diafragnla, filtración Hendidura de C I I , 863 Hendidurasináptica, 562, 564 Henle, asa de, 867 Hcno,fiebredel, 280, 320 Heparano,sulfatode, 241 Hcparina, 276 la, 276 funcióndeaclaramientode rclacibn de, con células cebadas, 275 Hcpatocitos, 802 Hering,conductode. Véasc Conducto de Hering Hering.cuerpode, 901 HET. \'i.asc Tiroides,hormona estilnulante del Heterocromatina, 50 Heteroinjerto, 369 Hialino, cartílago, 414 Hialbmera, 304 Hialurbnico, Acido,240 encartílago, 415 enlfquido sinovial, 41 I , 532 cn ojos, 1031 Hialuronidasa, 240 Hidrocefalia interna, 582 Hidrocortisona. Véase Cortisol Hidrotórax, 816 Hidroxiapatita, 445 5-Hidroxitriptamina. Véase Serotoni11 a Hierro, anemia por deficiencia de, 299, 350 Hígado, 783-806 Acino, 792 almacenamientodeglucbgeno, 803
ircas portales, 785-786, 787 canalículosbiliares, células dc Kupffer, 795 chalona, 198 citrosis del, 808 componentes biliarcs, 804 conductosdeHering, 805 desarrolloembriológico, 81 1 detoxicación en, 804 espacio de Dissc, 794 fihrasreticulares, 799 funciones, 802 hematopoyesis ell, 333 hcpatocitos, 802 ictericia, 807 linfiticos, 806 lipocitos, 709 lobulillos portales, 784 l6hulosclisicos, 785' preconductillos(colangíolos), 805 regeneración, 808 riegosanguíueo, 786 secreción dehilirrubina, 807 secreción delipoproteínas, 803 secreción de proteínas sanguíneas, 803 sinusoides, 787, 798 tcjidoconectivo, 806 trahhculas, 788 venas centrales, 786, 791 vías biliares, 787, 805-806 Himen, 941 Hiperglucemia, 928 Hipcrplasia, 628, 646 Hipcrpolarizaci6n, de fotorreceptorcs, 1038 en sinapsis inhibitotias, 564 IIipcrsensibilidad. \'(.ase Alergia Wiperscnsibilidadtardía, 384 Hipertensibn,arteriolasen, 856-857 Hipertiroidismo, 904 Hipcrtonía, 295 Hipertrofia de músculo cardiaco, 639 demilsculoestriado, 639 Hipodermis. Véase Subcutineo, tejido Hipofisiotrópico, sistema neurosecrctor, 899 Hipófisis, 822-894 circulaci6nhipofisioportal, 895, 897 dcsarrolloembrionario, 883 pars anterior. Véase Lóbulo ante. rior de la hipdfisis parsdistalis, 883 pars intermedia, 883, 894 pars nervosa, 883, 900. Véase Lóbu10 posterior de la hipdf isis pars tnberalis, 883, 894 relacióndela, con hipotilamo, 884, 897 riegosanguíneo, 884, 895 sistema hipofisiotrófico neurosccretor, 899 Hipotilamo, 596, 884 desarrolloembriológico, 545 secrecibn deADH, 900 secrecibn deoxitocina, 900 secrecibn del factor regulador de hormonas, 897-898 Hipotrilamo-hipofisario, haz, 884, 899
1067
Hipotalamohipofisioportal,circulaci611. 895 Hipotiroidismo, 904 Hipotonía, 295 His, haz de, 656 Histamina, 279, 322 Histaminasa, 321 HI.. \'i.asc Hormonn(s), luteiniznntr HL'T. \'éase Prolnctirzu Holocrinas,glindulas, 230 IIoIlloinjerto, 368, 419 Honloinjerto, rechazo de, 369, 419 m(.todos paraprevenirel, 371 Horizontales, células, 1033 Ilormona(s), 880 composici6n quínlica, 880 efecto sobre genes, 882 factores de lihcraci6nde, 885, 897 factores deregulacitin, 885, 897 factoresillhibidores, 898 i n h i l ~ i c i h retroalimcntaci611, por 888 Ilormona(s\. 880 adrcnal&, 923 adrenocorticotrófica (ACTH), 888, 890 aldostcrona, 920 antidinr6tica (ADH), 867, 900 calcitonina, 910.911 complcjo receptorde la, 882 calcitonina, 910.911 complejo receptor de la, 882 coltisol, 919-920 del crecimiento, 886 estcroidcs, 881-882 estimulantede células intcrsticialcs, 988 los folículos (FSH), estimulantede 886, 888
estimulantedeltiroides YO3 -909
(TSH),
estimulante de los melanocitos (MSH), 886, 889 estrógellos, 948. Véase también E,trrigenos glucagon, 931 glucocorticoides, 919 glocoproteínas, 890 gonadotróficas, 892, 952 hidrocortisona, 919 insulina, 926, 927 I~(tcigcna(prolactina), 888 lutcinizantc (HL), 898, 986 n1clatonina, 935 lncnsajeras primarias y secundarias, 88 1 Inilleralocorticoides, 920 Iloradrenalina, 923 oxitocina(pitocina), 900 papeldel AMPcíclico en las, 881 paratiroides(PTH), 914-915 placcntarias, 9G9 polipéptidas y proteínicas, 882 progcstcrona. 949. Véase tambikn Progesterona sexuales, 921-922 somatomamotrbfica, 970 somatostatina, 929, 932 somatotrofina (STH), 886
testosteroua, 1004 tiroidea (tiroxina
y
triyodotironi-
m), 904 trhficas, 888 vasopresiua. Yease Hornionnjs), a f t tidiurética Howell-Jolly, cuerpos de, 390 Howship, lagunas de, 455 H P T . \%ase Parutiroideu, hortnona HST. Véase Soniutotrofinu HUCSO(S), 421-516 arteria nutricia, 498 atl-ofia, 492 calcificacibn, 445 caualículos, 426 célulasde los. Véase Non16res i w diuiduales célulasmadre, 437. Véase también Ostedgenas, células células ostebgenas, 434. Véase tambien Ostedgenas, ce'lulas centrosde osificaci6n (osteogénesis), 425,478
coligena y, 440, 441 como almacén de calcio, 453 compacto(denso), 429 conductodeVolkmau, 489-490 consolidación de fracturas, 502 crecimientoglobal, 485,493 de los huesosdel crineo, 431 CII anchura, 488 en longitud, 472, 480 crecimientoporaposici6n, 427 delcráneo, 431 diifisis, 476 diploe, 432 ectópico, 439 efectos delacalcitouinasobre los, 910-911
efectos de la hipovitamiuosis, 495 efectos delahormonaparatiroidea sobre los, 453,463,912 endostio, 435 epíficis, 476 escorbuto, 494 espículas, 426 esponjosos, 428, 429 hacesde, 432 inducci6n, 438, 440 injertos, 509 inmaduro, 432-508 lagunas, 426 laminar, 433 líneadecementación, 436 maduro, 432 marca de agua de, 436 matriz, 443 médulade. Véase Mieloide, tejido metifisis, 483 microrradiografía, 497 minerales, 445 n u t r i c h , 422 osificaci6n, 445, 471 osificacihendocondral, 425, 471 osificaci6n intramembranosa, 425426
osteitisfibrosa, 914 osteoartritis, 533 osteoblastos. 441 ostrocitos. 448
osteoclastos, 445. \'east: t a u l b i h Osteoclustos osrc~)Iisisosteocistica. 453 ostcomalacia, 496 osteomielitis, 484 osteoues, 431. \'éase tambiéu Iln. xlers, sistema d e osteoucs primitivos. 431 osteopetrosis, 458 ostcoporosis, 496 pcriostio, 473 placas epifisarias (discos o láminas), 478
plchueso, 493 proteína morf6gena, 440 raquitismo. 495 remodrlaci6t1, 429, 507 lesorcidll, 466, 492 liesgo sauguíneo, 498-502 sistemas de Haven, 431, 488 sustancia intercelular, 434 tejidoosteoide, 445,493 tiposdelaminillas, 488-489 trabeculas, 427, 4 3 1 , 432 trasplaute, 509 wormiallos, 536 yema perióstica. 474 Humana, gonadotropina (HCG), 970 Humor acuoso, 1029-1030 formaci6n y circulacih, 1029 vítreo, 1030 Humoral. respuesta, de anticuerpos, 365, 370, 391 liuso mitótico, 55 Huso muscular (neuromuscular).
630
I . I ~ a n d a s ,607 Ictericia, 807 IgA (inmunoglobalina A), 394, 844 IgD (inmunoglobulina D), 394 IgE (iumunoglohulina E), 281, 394 IgG(illmunoglobu1ina G), 281,394, 963 IgM(inmuuoglobulina M),281,394 Ikon, 730. Vease también Zntestino delgado Implantacih(nidación), 963-964 Impulsosdelcorazón,sistemade conducci6nde, 654 Iuclusi6n, 32 Inclusiones citoplismicas, 176 alimentosalmacenados, 176 lipofucsina, 159, 179 melauiua, 179 pigmentos, 178 Iuducci611, base de la, 190 de cartilago Y hueso, 438, 440 delclistaliuo(lente), 1019 de una errzima, 190 Infarto, 871 Iufecciciu, 315-320, 690 Iufestaciones parasitarias eosin6filos en, 320 Inflamacióu, 315, 321, 369 cambiosen el lechovascularpor,
316
complemento, 319 efecto delcortisolsobre, mediadores, 282,319
920
papcl de molrocitos y macrcifagos, 319
papeldepolimorfonuclearcs, 315 qulmiotaxis, 282,319 signos y síntomas, 315, 319 Iufundíbulodeloviducto, 956 193 Inhibici6n, por coutacto, por retroalimeutación, 232 Inhibidores, factol-es de hormonas, 898 Iuhihina, 1002 Injerto(s), 368, 372. Véase tambiélr Trasplante de tejidos y nombres individuales lromeuclatura y clases, 368 relaci6n de, con riego sauguíneo, 370
lujcrto, cklulas de rechazo de, 369. Véase tambihr Homoinjerto Injertocoutrahuésped,rcaccibndel, 363
Ilrrnunoblastos, 364,393 Illmutrofluorescencia, tkcnicas de, 273, 392
Inmutloglol~uli~~a(s). 271, 394. Véase también Clases individuales de Zg secrctoria, 394 Inmunología, 270 IumunolOgica,memoria, 366, 370 Iumunológicas, respuestas, 366, 368. Veasetambiérr Linfocitos; Ganglios linfdticos; Bazo e11 bazo, 402 e11 ganglios linfáticos, 392 iuhibici6ude, 372 mediadasporcélulas, 368 primarias, 365,392 relacionadas con alergia, 394 secuudarias, 365,392 Intuunolbgica,tolerancia,natural, 372 provocada, 373 Inmunosupresióu. 372 Insuficiencia respiratoria, síndrome de, 839 807 Iutestinodelgado, Intestino delgado, 759-771 absorci6n de azúcar, 771 absorcihde grasas, 771 célulascilíndricasdeabsorción,
175,
762
células enteroendocrinas, 755, 765 células madre del epitelio, 769 cklulas dePaueth, 761,763, 770 criptasdeLieberkühn, 761, 763-764 digestiónen, 761 funciones, 759 glándulas, 761 glándulasdeBrunner, 761 láminapropia, 769 linajes de célulasepiteliales, 770 mucosa, 762 muscularexterna y muscularismucosas, 769 placasdePeyer. 769 plexosnerviososaut6nomos, 771 renovaci6n celularepitelial, 767 tejidolinfitico, 769 vellosidades, 759 Intestinogrueso, 771-775
apéndicevermiforme, 775 criptasdeLieberkühn, 772 plexosaut6nomosdel, 748 teniasdel, 774 Insulina, 927-928,930 acci6n dela,sobreadipocitos,
Klincfelter, síndrome de, Korff, fibrasde, 735 Krause,bulbosterminalesde, Krebs,ciclode, 133 Kupfter, cklulas de, 796
721
269,
929 choquepor, 928
efectodela,sobreglucemia, 928 efectos dela,sobrehígado, 928 regulacibnde lasecreci6n de, 930 síntesis, 931 Integrales (intrínsecas), proteínas de membrana, 125 Interalveolares,tabiques, 832-833. Véase también Pulmdn(es) membranas basales, 833 neumocitos escamosos (tipo I), 834 neumocitossecretarios(tipo II), 834 Intercalados,conductos, 781, 782 Intercalados, discos, 635 Intercelular, líquido. Véase Liquido tisular Intercelular(es) sustancia(s), amorfa, 239
fibrosa, 235, 257 Interfase, 45. Véase también Célula(s), ciclo Intermedias(musculares),fibras, 613 Intermedios (10 nm),filamentos, 176, 221, 693
Intermedia, 894 Interna,hidrocefalia, 582 Interneuronas (neuronas internunciales), 1032 Iuterpapilares. clavos, 691 Intersticiales, células, del testículo, 1003-1004
hormona estimulante de las (ICSH), 986. Véasetambién HL Intersticial, crecimiento, 417 Intersticial, enfisema, 840 955 Intersticial, glhndula,delovario, Intervalo, fase de, 960 Intervertebral,articulacibn, 534 Intima, túnica, de los vasos. Véase Tzinica,intima Intramembranosa, osificaci6n. 425 Intraocular,presi6n, 1030 Intrínseco,factor, 302, 754 Ionessodioenimpulsonervioso, 556 Iris,músculosdel, 1028 Islotes deLangerhans, 925-933 células Al, 929, 932 celulas A2, 929 cdulas alfa, 926, 931 células beta, 926, 931 cdulas D (delta), 929, 932 complejos neuroinsulares, 933 desarrollo embriol6gic0, 929 endiabetes, 925 glucagon, 931 insulina, 927, 930 regeneracidndecélulasbeta, 929 Isoinjerto, 368 Istmodeloviducto, 956 .Jugo nuclear, 115
Juveniles,neutr6filos. locitos
88, 104
Véase Metamie-
Laherinto, membranoso, 1047 &eo, 1047 Labios, 724 Labiosmayores y meuores, 941 Lac,modelo,de o p e r h , 191 Lactancia, 980 Lactíferos, conductos, 977 Lactbgena,hormona, 886 Lagrimales, glindulas y saco, 1042 Lagunas,de Howship, 455 dehueso, 426 delcartílago, 415 primarias, 415 secundarias, 416 Lambert,conductosde, 832 Limitla, basal.Véase Basal(es), nzembrann(s) cribosadel ojo, 1023 densa, 860 dental, 730 elásticaexterna e interna, 665-666 propia, 725, 746 rara, 860 reticular, 1052 Laminares, cuerpos, de neumocitos,
granulosos, 310 no granulosos, 310 número, 311 Imlcocitosis. 319 Leydig,célulasde, 1003 Liberacitindeplaquetas, reacci6n de, 306
Liberadores, factores, hormonas, de 885, 897
I.igamcnto(s), 410-415,528 elistico, 413 espiral, 1050 pcctíneo, 1029 periodontal, 729 suspensordelcristalino(lente), 102G Limbo, 1022 Linfa,filtracih, 361 formación, 361 retorno de la, al sistemabelloso, 361 Lillfitica,gran vc'ua, 361 Litrfhtico, tejido, 330 I.infiticos, 361, 384 capilares, 268 Linfiticos, ganglios. Véase ganglios linfúticos Linfáticos,n6dulos, 383,389, 399 Linfoblastos, 364 Linfocito(s), 322 activaci6n de, 364 I),
Laminillascircunferenciales, 489, 491 Laminilla(s)6sea(s), 489, 491 Langerhans, células de, 702 Langerhans, islotes de. Véase Islotes de Langerhans Lanugo, 702 Laringe, 821 I,axo,tejidocouectivo, 234 ácidohialurpnico, 241 capilares, 243,256 células de, 251. Véase también Nornbresindividuales comDonente amorfo. 239 desahollo embriol6gic0, 202, 25 1 fibras, 235,258 glucosaminglicanos, 241 líquidotisular. Véase Liquido t i s u lar tinci6n, 237 Lecitina. Vease Fosfutidilcolina Leche, reflejodeexpulsi6nde, 981 secreci6n de, 981 Leugua, 725 papilas de la, 725.727 botones gustativos, 728 Lente. Véase Cristalino Leucemiagranulocíticacr6nica(mieIbgena), 339 Leucemiamiel6genacr6nica, 339 Leptomeninges, 578 Leptoteno,periodo,dela meiosis, 992 Leucocitos, 309-328. Véase también Polimorfonucleares; Linforitos;Eosindfilos; Basdfilos; Monocitos formaci6n. 339, 352 f6rmula diferencial, 31 1 gl6bulo. 766
275
activacibn, 367, 393, 402 comocélulasdememoria, 365 como fuentedecélulasplasmhticas, 365 formaci6n en n6dulos linfiticos,
835
384
programacih,de, cklulasnulas, 972 contacto prematuro
366, 367
con antígeno,
374
diferenciaci6nentrecélulas
B y T,
372
estructurafina, 324 infiltraci6n, 384 número de, 323 papelde,en reacciones dehipersensibilidad tardía, 384 papel de, en rechazo de tejido extraño, 369 pequeños,medianos y grandes, 322 receptoresen, 367,379 recirculaci6n. 362 sitios de, para reconocimiento de antlgeno, 367, 379
- . _"S6R
T
células T amplificadoras, 368,372 células 'T asesinas (citot6xicas), 368, 372
cClulas T auxiliares, 368, 372 células T supresoras, 368,372 colaboraci6n e n activacibndecélulas B, 367 como celulas de memoria, 368,370 comosalendeltimo, 380 diferenciacih, 382 papeldetimopoyetinaenladifercnciacibnde, 382 productos de, 374 ?voqramaci6:1 de, 373, 379
subpoblacionesde,372.Véasetambién Nombresindividuales Linguales,amigdalas,728,745 Lipasa,269 Lípidos,absorcibnde,268 en adipocitos, 267 enmembranacelular, 123 metabolismode,268 síntesis de, 102 Lipocitos, 798 Lipocromo(s), 178 800 Lipofuscina, 159, 180, en células del miocardio, 636 enneuronas,552 Lipoproteínalipasa,268, 277 Lipoproteínas,268,803 clasesde,803 secrecibnde,803 Liposomas,268 Líquido cefalorraquídeo. 581-582 lexoscoroideos y, 582 ]ormaclbn P . y circulacibndel,582 Líquidotisular,242 absorcibn (resorcih), 243 formacibn, 235 relacibndel,conedema,243 Lisismediada,porcomplemento,318, 368 porcélulasasesinas,368 Lisosomas,154 enzimasde, 155 formacibn, 155 funcionesde,156,315 tipos de, 155, 159 por almaLisosbmicas,enfermedades, cenamiento. Véase Enfermedades por almacenamientolisosomal Lisozima,761,764 Lbbulo(s) de glindulas, 229. Véase también Glándulas y drganosindividuales L6buloanteriordelahipbfisis,885894 acidbfilos y basbfilos,886 corticotr6ficas, 891 crombfilas,885,890 crombfobas, 885 gonadotrbficas,892 mamotr6ficas, 691 riego sanguíneo, 897 somatotróficas,892 tirotrbficas,894 Lbbuloposteriordelahipbfisis,900-
901
cuerposdeHering,901 liberacibn (ADH). 900 liberacibndeoxitocina,900 pituicitos,901 Lúnuladelauña,717 Luteínicas,celulas,947,949 Luteinizante,hormona(LH),898,986 factorliberadorde(FLL),898,950 M . Vtase Célula(s),ciclo M,línea612 Macrocitos, 255 Macrocítica,anemia,298,299
Macr6fagos,283-287 alveolares, 837-838 a partir de monocitos,286,340, 837 en bazo, 401 enganglioslinfiticos,387,393 en inflamaci6n,285 en tejido mieloide, 347 estructura fina, 285 fusitm, 287 papelde, enfagocitosis,179,283 relacibnde,concélulasgigantcs de cuerpo extraño, 286 relaci6n de, con osteoclastos, 287, 457 Mácula, adherente, 220. \'éase tambikn Desmosoma densa del riñbn, 850, 855 lútea,10-38-1039 Micula del oído, 1054 Madre,células, 437 deepiteliointestinal, 767 definicih,48 y cartílago, 438 dehueso Veadeltejidohematopoyético,333. se también UFC en testículo,990 potencialidad, 48 poregulacibndelamagnituddela blacibn, 197 regulaci6ndela proliferacih, 196 Mamarias, glindulas, 975-982 conductos, 977 desarrollo embriolbgico, 975 efectos hormonales sobre, 976 en embarazo, 979 enlactancia,980 enpubertad,976 enreposo,976 fenbmenosdesecrecibn,982 ginecomastia, 976 ligamentos suspensores de Cooper, 978 mantenimientodelasecrecibn,982 pezones, 976 posmenophusicas, 982 reflejo de expulsicin de leche, la 982 scnos lacttferos, 977 MnMamas, 975-982. Véase también marias,glándulas Mamotrbficas,890 661 Marcapaso(nbduloSA),654, artificial, 661 célulasde,654,656 funcibn,654, 661 Marginal,pliegue,676 Marginal, zona, del bazo, 402 Martillo, 1046 1047 Martillo,músculodel, Matriz, de folículos pilosos, 705 delcartílago. Vease Cartilago Hueso delhueso.Vease de uñas,717 mitocondrial, 152 vesículas,447 Medianos, linfocitos, 323 Medias lunas serosas, 228 Mediastinodeltestlculo,986 Medidas enmicroscopia,15,33 Medio,oído,1044,1046
hledula.Véasctambikn Organos i71dividualessuprarrenal, 922924 Mieloide, tejido Médula6sea.Véase Medulasuprarrenal,922-924 células cromafines, 922 desarrolloembrionario,922 efectosdeestadosdealarmasobre, 923 hormonasde,923 inervacibnde,925 Medulares, cordones, 387 Medulares, rayos, 851-852 Megacariocitos,307,342,355 varbn, 990.992 Meiosis,enel en lamujer,84,946 Mcissner,corpúsculosde,720,721 Meissner,plexode,748 Melanina, 179 en iris, 1028 enneuronas,552 en pelo,705-706 en piel,699-700 grinulosde, 701 Mrlatloblastos, 700 Melanocitos, de folículos pilosos, 702 de mancha mongblica, 702 depiel,700-701 IMelarlocitos, hormonaestimulantede los (MSH),889-890 factor inhibidor (FIM), 898 factorliberador(FLM),898 Melanosomas, 701 Melatonina,935 Membrana(s),alveolocapilar,833 aracnoides,578 basal, 248-250, 691. \'éase también Basal.membrana basilar, 1050 celular, 121. Véase también Cilulals), membrana; Receptores.de lasuperficiecelular de Bowman, 1021 de Bruch, 10'24 de Descement, 1022 deltímpano, 1051 de Reissner, 1049, 1050 filtracibn, 863 hendidura de mitocondrial, 130, 133 mucosa,746 nuclear,94 otolítica, 1054 plasmitica, 121. Véasetambikn CClula(s), membrana sinovial,528-531 tectorial, 1055 Membranoso, laberinto, 1047 Memoria,célulasde,366,370.Vease tamhien Linfocitos Memoriainmunolbgica,366, 370 Meninges,578-581 aracnoides,578 duramadre,578 piamadre,578 piaracnoides(leptomeninges),578 Meniscos intraarticulares, 531 Menopausia,955 Mensajero,RNA(mRNA), 105, 135 Menstruacibn, 940, 961-962
I N D IACLEF A B E T Z C O
a~~ovulatoria, 951 c~~dometriodurante la, 961 rclaciónde la, col1 ovulacibn, 940 Menstrual, ciclo, 960 cambiosdelendometrioduratrte el, 960-96 1
cambios vaginales d u r a ~ ~ tel, c 974975 fases del, 960 Merkel, terminación y células de, 719 230 Merocrinas,glindulas, Meromiosina, 624 Mcsangio, cklulas de, 857-858 Mesenquimatosas, células, 253,254-255, 415 Mesodermo, 202 Mesotelio, 202 Metarteriolas, 679 Metacromasia, 241,276 Metafase, 55 Metáfisis, 485 hlctatnielocitos, 313, 351 Metástasis, 91, 362 Mezclados,reaccibn de linfocitos, 363 Miasteniagrave, 619 Microcuerpos, 800 hlicrocitos, 292,298
Microfibrillas defibras
elásticas, 262,
€191
Microfilamentos, 173-174. Véase también Actina;Filamentos Microglia, 548, 571 Micrografías electrbnicas, iuterpretac i h de, 34 Microrradiografía, 497 Microscopio, aberturanumérica, 20 amplitlcacióu, 20 de coutrastede fase, 20 de interferencia, 20 defluorescencia, 274 dlrnellsioues delcampo, 27 electrbnico. Véase Microscopioelectronico, barrido y de transmisión empleodel, fotbuico, 17 resolucibn, 19 Microscopio electrbnico, 30 barrido, 34,35 detransmisih, 31 resolución de, 30 técnicas, 32 Microsomas, 128 Microtomo, 15 Microtúbulos. 54, 60, 65 centros organizadores, 55, 55, 166 ciliares, 169 citoplásmicos, 164 continuos, 55 cromosbmicos, 55 eiccto de la colquicina sobre, 65, 165
formaci611, 165 funcibn. 164 interpolares, 55 Microvellosidades, 175, 215 Mielina, composici6n, 549 estructura, 587 formacibn, 549.587
imágenesde.
Vease l’ncuolns nuto-
fdgicus vaina de, 573,589 Mielínicas,fibras, 58G
hlielinizaci6n,en SNC, 549 en SNP, 587 Mielocitos, 351 Mielnide,tejido, 330-360 cklulas deestroma, 347 célulasmadre, 331-338 célulasreticularcs, 347 desarrollo del, y relacihn con células ostebgcnas, 347 efecto de la radiacibtlsobre, 331 embrionario, 333 Ior11iaci6nde critrocitos, 340 formacidndeleucocitosgranulosos, 340, 341
formacibn de linfocitos,
333, 343,
354
formacibn de megacariocitos,
342,
356
formacibn de monocitos,
341, 343,
353
formacih de plaquetas, 354-356 linajes y diferenciaci6n celulares, 339, 342
progenitores formadores de colonias, 341
rojo y amarillo, 344 saco vitelinocomofueutedecélulas madre hematopoyéticas pluripotenciales, 332 sinusoides, 344-347 técnicadecolouiaesplénica, 332 transfusibn, 331 Mientérico, plexo, 748 Mioblastos, 628,646 Miocardio, 653 Mioepiteliales,células, 642 deglándulasmamarias, 982 deglándulas salivales, 743 deglándulassudoríparas, 697 del iris, 1028 Miofibrillas,demúsculocardiaco, 635 demúsculoestriado, 610,628 Mioglobina, 613 Mioides, células, 642 Miometrio, 958 Mioueural, unibn. Véase Neuromtcscular,unión Miosina, 172, 625 disposicibn de,enfilamentosgruesos, 624 disposicibnde,enmúsculoestriado, 624-625
disposici6nde,enmúsculo liso, 642 Mineralizacibn. Vkase Calcificación Mineralmorticoides, 919 Mitocondria, 129 Acidos nucleicos en, 133 crestas de, 131 cnzimasde, 1’32 matriz, 132 papel de, en respiraci6n celular, 132
renovaci6n, 132 Mitosis, 51. Vkase tambibn Cromosoma(s) acci6n decolquicina, 65
allafase, 51,59 ccntriolos y, 53 formadeprecisar
1071
e l indicc(activi-
dad), 72 55 netaf fase, 51, 55 microtúlmloscontinuos, 55 microtílbulos cromosbmicos, 57 no vi miento cromosbmico en, 59 profasc, 51, 55 reconocimientode, cot1 MF, GO telofase, 51, 51) Mitral, válvula, 652, 663 Mixedema, 903 Rlixtas, glándulas, 227,228 Modiolo, 1048 Modulació~~, 185 Molccular,capa,decerebelo, 568 de corteza cerebral, 569 hlongblica,mancha, 702 Mongolismo. VCase DOZIW,síndrome IlIiSO,
de
Rlouoblastos, 354 Monocitos, 325-328 c’structura fina, 327 formaciim, 341,343, 353 uúmcro de, 325 papelde, en inflamacibn, 319 relacibn de, con macrbfagos, 328, 576
rclacibn de, con
osteoclastos, 455-
460
Mbrula, 200 Motora,unidad, 614-616 IuRNA. Véase Mensajero, R N A Mucopolisacáridos, 240. Vkase tambic‘n G12Lcosa,ninoglicanos Mucosa, deaparatogastrointestinal, 723, 746
deaparatorespiratorio, 823, 827 Mucosas, células, 229 Mujer,aparatoreproductor, 939-984. Vtasetambién Partesbaj o nom6res individuales Multiplicaci6nde cblulas, regulaci6n de la, 47, 191-192,196 Multiunidad de músculo liso, 645 Muscular,distrofia, 630 Muscularexternadelaparatogastrointestinal, 748 Muscular, mucosa, del aparato gastrointestinal, 746 Musculares,arterias, 665 Mílsculo, 204,605-648 cardiaco, 634-639. Vease tambibn Corazón crecimientodefibras, 628, 639 esquelktico, 605,606,634 estriado, 605, 606-634. Vease tambien Mzisculoestriado husos, 630 involuntario. Vease Liso,músculo liso, 639-646. Véase tambien Mzisculo liso mantenimiento, 629 mecanismodecontraccih, 623-627 regeneraci6t1, enmúsculocardiaco, 639
enmúsculoestriado, 629 enmúsculo liso, 646
1072
INDICE A L F A R E T I C O
voluutario, 605-629. Véase tambiCll Miisculo esti-indo Mutaci611. 64 Naboth,huevosde, 971 Nasales, cavidades, 816 Nasolagrimal,conducto, 1043 hrcfroua. 847,848,852.VéasetambiCu Partesindividuales y R i Adn Negativa,tinci6npara ME. 134,262. Véase tambiéu Colorantes y tinciones Neoplasias. \’Case Cúncer
Ncrvio(s),
583-595. Véase tambiCu Axon células. Véase Nercrolzas degeneracih, 594 distribucicinsegmentaria, 541 endoneuro, 585 epiueuro, 585 fibras. Véase Fibras nerviosas impulso(s). Véase Impulso(s) nerr~iosots)
lcsiones, 592 nbdulosdeRanvier, 586 perineuro, 585 regeneraci6n, 593 riegosanguíneo, 591 terminaciones. Véase Terminaciot~rs nen~iosas
trasplante, 595 Nerviosas, fibras. Véasc Fibrasnerviosas Nerviosas, terminaciones. Véase Terminacionesnerviosas Nervioso(s), impulso(s), 556-558 conducci6n a lo largo de fibras amielinicas, 556 conducción a lo largo de fibras mielínicas,558 mediaci6nquímicaensinapsis, 563 Nervioso, sistema, 539-603 authorno, 595. Véase también A u tónomo sistemanervioso central (SNC), 539.Veanse también Cerebro; Médula espina1 desarrollo embriológico, 544, 547, 583 periférico (SNP), 539,585-595. Véase también Perijérico, sistemu nervioso somiitico,596 Nervioso,tejido, 203 Neuroglia. Véase Neuroglia neuronas. Véase h’euronas sustanciablanca,549 sustanciagris, 549,567 Neumocitos.tiposde, 834-835 Neumot6rax, 816 Neural, surco, 203 Neurales,crestas, 204 Neuroblastos, 583 Neuroectodermo, 544,584 Neuroeléctrica, transmisih,ensinapsis, 565 Neuroendocrinas. cklulas. 755. Vease tambien Célula(s), neuro secretorias Neurofibrillas, 551
Neurofilamentos, 551,554 Neurofisinas, 900 Neuroglia, 547, 570 astrocitos. 548.571 microglia; 548, ~571 Neurohip6fisis, 900. Vkase tambikn Lóbulo bostcrior de la h i pdfisis ’ Neuroinsulares, complejos, 933 Keurolema, 585 Neuromuscular, unibn, en mí~sculo estriado, 616 en músculo liso, 645 Ncuromusculares, husos. Véase M uscttlarcs, hztsos Neurona(s), 539-544 afercnte, 543, 544 authuoma, 595 ax6n, 543 bipolar, 540 cilindroejc. Véase Axdlt colocaci6n de Golgi, 568 couectora, 541 cuerpo celular, 550 cuerpos(sustancia)de Nissl, 550 delaretina, 1031-1040. Véase tambien Retina deudritas, 540 cferente, 543, 544 fibrasde la. Véase Fibras nerviosas formas de, 540 motoras, 632-633 multipolares, 540 olfatorias, 817 pericarion, 540 piramidales, 568 posgauglionares y preganglionares, 597 reacci6n ax6uica, 551 seudouuipolares, 543 sinapsis entre, 540. Véase también Sinapsic
unipolares, 540 Neur6pilo. 548, 567 Ncuroquímica,transmisi6n en sinapS i S , 563-565 NeurosecreciOn, 884 Neurotendinosos, 6rganos. Véase T e n dinosos, drganos
Ncurotransmisoras,sustancias, 563 Neurotróficos,factores, 629 Neurotilbulos, 552, 554 Neutr6filas, 310. Véase tambibn Polimorfonucleares iVeutr6filos, metamielocitos. Véase Metamielocitos NeutrMilos, mielocitos. Véase Mirlocitos Nexo. Véase Unión en brecha Nissl, cuerpos(sustancias) de, 550 hT6dulo(s), auriculoventricular (AV), 656 ganglio linfitico, 384-385 hemal y linfahemal, 396 n6dulodeRanvier, 549,558 sinoauricular (SA), 654 Noradrenalina, 923,924 acciones de, 270,924 receptores para, 645 Normoblastos, 350
S ~ ~ c l e acubierta, r, 94, 97, 11 7 Suclcar, jugo, 115 Nucleares, poros, 97 Nucleicos, icidos, 40 en mitocondrias, 133 ideutificaci611 de, en cortes, 40, 95 Núcleo(s), 39. Véase también Crornntina; Cromosomas; Mitosis
cariólisis, 117 cariorrexis, 117 cubierta de, 94,97, 117 efectos de la radiaci6nsobre, 62 eninterfasc, 94 en mitosis, 5 1 C I I muerte celular, 116 jugo, 94, 115 membralla, 94, 96 uucleolo. Véase Nucleolo paraveutricular, 900 picnosis, 117 pulpo\o. 534 poros, 97 supraóptico, 901 Nucleolarcs, genes, 11 1 Nucleolares, orgauizadores, 110, 115 Nucleolo(s), 109 centros fibrilares, 114 crornatiua relacionada C O I I , 110 e11 mitosis, 115 parte fibrosa, 114 partcgranulosa, I14 síntesis de rRNA en, 109 Kucleonema, 114 Kucleoproteínas, 113 Nucleosomas, 101 Nulas, cklulas, 372 Nutricia,arteria, de los huesos, 348, 498 Oddi, esfíutcr de, 810
Odontoblastos, 732,733 Oftalmoscopio, 1017,1039 Oído, 1043-1056 audicitin, 1048 caracol, 1048 cavidades aCreas mastoideas, 1047 couductossemicirculares. 1053 crestas, 1055 chpula, 1055 endolinfa, 1044, 1053 externo, 1043, 1045 hucsecillos, 1046 iuterno, 1043 labelinto mcmlxuloso, 1044, 1053 laberinto&eo, 1044 miculas, 1054 meatoauditivoexterno, 1045 medio, 1046
memhraua basilar, 1050,1054 membrana otolitica, 1054 membrana tectoria, 1051 modiolo, 1048 músculos del, 1047 nervios del, 1044, 1047 oreja, 1045 6rgano de Corti, 1051 perilinfa, 1044 siculo, 1045, 1053 terminaciones nerviosas en el, 10.53 tímpano, 1045-1046
trompadeEustaquio, 1046,1047 utriculo, 1045,1053 ventana redonda, 1046 ventana oval, 1046 vestíbulo, 1044,1045 Ojo, 1016-1043 A I tcria hialoidea, 1031 cimaraanterior, I019 cimara posterior, 1019 capas de coroides, 1018 conducto de Schlemm, 1030 conjuntiva, 1041 córnea, 1020 cristalino, 1024 cuerpociliar, 1024 cuerpo vítreo, 1030 desarrolloembriológico, 1018 disco y nervioópticos, 1039 drenaje de lágrimas, 1043 eldotelio y membrana de Descement, 1022 epitelio pigmentado, 1027 esclercitica (esclera), 1022 espacios trabeculares (de Fontana), 1023
cspolóu de la esclerótica, 1023 estructuras accesorias (auexos), 1041 fóvca central, 1038 glándulaslagrimales, 1042 glaucoma, 1038 humor acuoso, 1029 iris, 1027 lente. Véase Ojo, cristalino limbo, 1022 mácula líltea, 1038 mecauismos de acomodación, 1027 membranadeBowman, 1021 membrana de Bruch, 1024 músculosconstrictor y dilatadorde la pupila, 1028 papila, 1043 presiónintraocular, 1030 procesos ciliares, 1029 retina, 1031. Véase también Retina riegosanguíneo, 1023 surcodelaesclerótica, 1028 trasplantecorneal, 1022 zónula, 1026 Olfatorio, órgano, 817 Olfatoria, vesicula, 817 Olfatorias,célulasreceptoras, 818 Olfatorios, cilios, 818 Olfatorios,nervios, 818 Oligodcndrocitos, 547, 571 funcibnformadorademielina, 573 recambio, 573 Operón lac, modelo de, 191 Opsoninas, 318 Opticos, disco y nervio, 1039 Oreja. pabellón de la, 1045 Organo(s), de Corti, 1054 del esmalte, 730 de los sentidos especiales.Véase 01fatorio, drgano; Ojo; Gustativos,botones;Oido Organitos. Véase Nombres individuales Orina,concentración de, mecanismos de la, 867
OsificaciOn, 425. Véase también Hueso eudocondral, 425 intramembranosa, 425-426 Osteitis fibrosa, 914 Osteoartritis, 533 Osteoblastos, 441 Osteocitica, osteólisis, 454 Osteocitos, 448-453 Osteoclastos, 455-468 horde estriado, 456 borde plegado, 4G2, 469 efecto decalcitoninasobre, 463 dectosde la horulonaparatiroidca sobre, 463 estructura fina, 460-468 mecanismo de resorción, 469 origen, 456 relacitin de, con monocitos y macrófagos, 457 zona clara, 461 Osteofitos, 533 Osteógenas, células, 434, 504 comocélulasmadredelhueso, 437 e11fracturas, 504 relaciónde, COLI diferenciaciónmieloidc, 347 Osteogénesis. Véase Hueso, osificación Osteoide, tejido, 445, 493, 496 Osteólisis osteocitica, 453 Osteomalacia, 496 Osteomielitis, 484 OSteOneS, 431. Véase también Havers, sistemade Osteopetrosis, 458 Osteoprogenitoras, células. Véase 0 s teógenas, cilulas Otolítica, membrana, 1054 Oval, ventana, 1047 Ovario(s), 939, 942-956 cambios del, durante el ciclo sexual, 95 1
cambios del, en la pubertad, 944 corpusalbicans, 952 corpusluteum. Véase Cuerpo amaIillO
corteza, 942 cuerpo amarillo. Véase Cuerpo amarillo cuerpoblanco. Véase Ovario, coreus albicans desarrollodefolículos, 944 desarrolloembriológico, 943 efectosde las gonadotropinassobre, 944
foliculos atrésicos, 954-955 folículos primarios (primordialcs). 944
folículos secundarios, 945 glándulas intersticiales, 955 médula, 942 origendecélulasgerminativas
de,
943 ovulacicin, 939
prepuberales, 944 posmenopiusicos, 955 secreción de estr6genos por, 948 secreción deprogesteronapor, 949. Vease tambien Cuerpo amarillo
teca exterlla, 945 teca interna, 945, 946 Oviductos, 956.957 Ovocito,primario, 84, 444 secundario, 86, 94G Ovulación, regulación hormonal de
la,
946,948 Ovulo, 940, 946 fccundaci6n, 940, 946, 953 Ilidaciór1, 940, 953 trayecto del, 040, 963 Oxifilicas, ci.lulas, 913 Ositocina, 900, OF? I’,
o11da,
GGO
Pabelltin de la oreja, 1045 Pacilli, corpílsculos de, 720 Paladarduro y blando, 743-744 Palatinas.amígdalas, 745 Palillo de tambor, apéndice en, 313 Pincreas, 778-813 ácinos, 137, 780 células acinosas, 137, 139, 781 c6lulas centroacinosas, 781 conductos del, 782 desarrolloembriológico, 778 cnzimas del, 783 islotes deLangerhans. Véase Zslo/es deI.ongerhams porciónendocrina. Véase Islotes d e L o ~ r g ch, a~n s regulaciónde l a secreción exocrina, 782
I-enovación decélulas acinosas, 783 renovacióndecélulasbeta, 783 Pancreocimina, 782 Paneth, cdulas de, 763, 772 Papila(s),defoliculos pilosos, 691 de la lengua, 725,727 de retina, 1039 Papilar,capa,de la dermis, G9G Papilares, músculos, 660 P;trafoliculares, ci.lulas, de In tiloitlcs, 910 Paraganglios, 925 Paranasales, senos, 820 Parasimpitica, porci6n. del sistema nervioso auttinonlo, 591) Paratiroides, glindulas, 912.915 ci.lulas oxifilicas, 913 ~ C l u i a spril1cipalc.s, 913 funciones, 915 Paratiroidea,hormona, efectos dela, 914-915 Paraventricularcs. ~~úclcos,900 Yarda, grasa. Véase Graso pardn Parénquirna, 229 Parietales,células, 754 Parótida, glándula, 742 Pirpado(s), 1042 glindulasdeMeibomio, 1042 glándulas de Moll, 1042 glindulas de %cis, 1042 Iimina tarsal, 1042 Pars nervosa de l a hip6fisis. Véase Ldbulo posterior de In hipdfisis Partefibrosa. Véase Nucleolo Parte granulosa. VPase Nucleolo
illjclto, 714-715
melanina y síntesis, 701 melanocitos, 700 papilas, 691 pigmelltación, 699 pliegues y surcos, G90 tcrlnorrcgulaciólt por, G9G qucn1aduras, 712 queratinilaci6n, 691 recanrbio c e l u l a r de, en epidermis, 69 1 rcccptores sensitivos 719. Véase también Kereptores sensorin1(’S
~cp:~racihn drsputs de incisiones, 715 rcparacitill después de quemaduras, 712 I ¡ego sanguíneo, 7 11 ttasplante. Véase Piel,injerk) uñas, 717 Pigmentación, efectos hormonales sobre la, 889 del pelo, 705 de piel, 699 Pigmentos, 178 de fotorreceptores, 1038 Pilares, célulasde, 1052 P i l a s de moneda,formacibn en, 294 l’ilóricas, glándulas, 757 Pil6rico, esfínter, 757 Pilosas,ctlulas, del oído, 1052 Pineal, glándula, 935 funciones, 935 illcrvacibn, 935 Inclatonina y serotonina, 935 l’illealocitos, 934 l’illocitosis, 158 I’iranlidales, cblulas, 568 I’irógellos, 319 Pitocin, 900 Pituicitos, 901 Placa(s), epifisaria, 478-482 de hepatocitos, 789 neuronlotriz, 614 Placa terminal motora, 616 Placas de Peyer, 383 Placenta, 963-971 circulación, 969 citotrofoblasto, 967 comohomoinjerto(aloinjerto), 970 corion, 965 tleciduas, 965 desarrollo, 963 fibrinoidc, 968 funciones, 963 sincitiotrofoblasto, 968 vellosidades, 966 Placentaria, barrera, 966-967 Placentaria,gonadotropina, 970 Placentarias,hormonas, 969-970 Plaqueta(s), 290-307 activacibn, 307 adherencia de, 306 colrducto d e separacibn, 356 conglomeracibn. 300 en atcrosclerosis, 670 cstt uctura fina, 303 formacibn, 307,354-358 listones. 356
papel de, en la retracción del c o i gulo, 306 papel de, en trombosis, 302 1cacció11delil)eración, 306 ret.uento de, 297 Plasma sanguíneo, 290 formación de proteínas, 803 l’lasmablastos, 393 Plasmalema. Ytasc. C~;lnla(s), w e r n 11
la? 1 U
Plasmhtica, memhrarla. VCasc CPlula(s), membrana
Plaqmiticas, cc2lulas, 270, 392 como fuente de anticucrpos, 273-275 estructura fina. 272 origen, 275 Pleura, 814,842 Plexo(s). coroideo, 581-582 de Auerl)ach, 747 de hfeissner, 748 Iniclrtérico, 748 suhmucoso, 748 sul)papilar, 712 Pliegues circulares, 759 Plicgucs dérmicos, G90 Pluripotcncial, célula madrehematopoybtica. Véase IJFC Potlocitos,862 Poiquilocitos, 299 Polares, cuerpos, 84, 946 Policitemia vera, 340 PolicromatOfilos, eritroblastos, 349 Policromatbfilos, eritrocitos, 349 Polimorfonucleares, 312 cuerpos de Barr, 313 tluracibn de la vida de, 312, 331, 352 e n banda, 313.352 estructura fina, 314 fagocitosis, 315 formacibn, 352 grinulos, 313, 315, 352 inmaduros, 313,320 lisosomas, 315 metamielocitos, 313, 351 nlimero de, 312 palillo dc tambor, apéndiceen, 313 napel de,eninflamacibn, 315 Po‘1iI;Ioidia. Véase Crornosomn(s) Polirribosomas (polisomas). 133, 134, 140
Poliquisen, 855 Poro(s), alveolar, 382 complejo de, 97 uuclear, 97 Portales, Breas, 784 Portales, lobulillos, 795 Posteriores, ganglios radiculares,543 Poscapilares, vénulas,engangliosIinfiticos, 381 en lecho vascular terminal, 381,680 e11 timo, 381 I’ostmortem, degeneracibn, 15, 25, 154 Postsiniptica, densidad, 562 Postsiniptica, membrana, 563 Postsiniptica, terminal, 565 Potencia en e1 varbn, 1003 Potencial de accibn, 557 Potencialidad de las células, 48, Precapilares, esfinteres, 679, 18.5, 342
I.VDICE A L F A B E T I C O
Premelanosomas, 701 Prepucio, 1011 Presináptica. densidad, 563 Presináptica,membrana, 561,563 Presináptica,rejillavesicular, 562 Presiniptica,terminal, 563 Presión(es). Véase Tipos individuales Presibn, receptores de, 719 Primario(s), dientes, 730 espermatocitos, 992 folículo, 944 lisosoma, 156 n6dulos, 391 ovocito, 84,944 reacci6n inmunitaria, 366, 392 terminaci6n. aferente de husos musculares. 631 Principales, cklulas; de las glhndulas gistricas, 754 de las glindulasparatiroides, 912913
Procesos ciliares, 1029 Procolitgena, 258, 259 Producto Ca x P, 495-496 Proelastina, 264 Proeritroblastos, 349 Profase, de la meiosis, 84 de la mitosis, 55 Progenitoras, cklulas, enhematopoyesis, 339 Progesterona, efecto de, sobre endometrio, 960 efecto de, sobre mamas, 979 secreci6n de,porcuerpoamarillo y replaci6n, 948-952 secreci6n de,porplacenta, 970 Programaci6n de linfocitos. Vease Linfocito(s) Prolactina. 888 factorinhibidorde(FTP), 898-899 factorliberadorde(FLP), 898 Proliferaci6n, regulacidn de la, 191,
desarrolloembrioldgico, 838-840 fagocitos alveolares, 837-838 formaci6nposnatalde alveolos, 841 funcionesnorespiratorios, 844 inerbacidn, 843 linfiticos, 842 lhbulos, 828-829 movimientosrespiratorios, 814-815 papel de elastina, 815 paredesinteralveolares, 842, 843 pleura, 814,842 riego sanguíneo, 842 sacos (siculos)alveolares, 830 secrecibn de sustancia tensioactiva, 837
tiposdeneumocitos, 834 Pulmonar,circulaci6n 842 Pulmonar, agente tensioactivo, 837, 839 Pulmonares,vilvulas, 652,663 Pulpablancadelbazo, 398, 402 Pulpa dental, 729 Pupilares, músculos, 1027-1028 Purkinje,células de, 569 Purkinje,fibrasde, 659 Pus. 311) (2, bandas, 80
Q. onda 660 Quenladuras, 712 Qucratina,dura y blanda, 704-705 formaci6nde, 693,694 Queratinocitos, 691 Querat6gcna.zona,delpelo, 705 Qucratohialilla.grinulosde, 217,693 Quiasma(s). Véase Crornosorna(s) Quilíferocentralde la vellosidad, 769 Quilomicrones, 163, 771 Quimiorreceptores, 684 Quimiotaxis, de eosin6filos, 282,321 deneutr6filos. 318 Quinacrina,coloraci6n por, 81
196
ProlongacionesdeTomes, 755 Promielocitos, 350,352 Promonocitos, 354 Propioceptores, 633 Prosecretorios.grinulos, 152 Prbstata, 1007 hipertrofiade, 1008 Proteína(s), 10 absorcidn intestinal de, 771 conjugadoradeandr6genos, 1002 receptores, 882 síntesisde, 105,108,136, 138 Proteoglucarros, 241, 522 Protirosinasa, 701 Protofilamentos, 164 Protrombina, 301 Puentes cruzados, 625 Pulm6n(es), 831-844 itcino, 831 alveolos, 830 bronquios Y bronquiolos, 826.828. 829
cambios al nacer, 841 capilares, 832 cklulas de Clara, 829 conductos alveolares, 831 conductos (senos) deLambert,
852
R, bandas, 82 R,onda, 660 Radiaci6n.efectode,sobre cromosomas, 63 efectos de,sobretejidolinfatic0 e inmunidad, 365 efectos de, sobre tejido mieloide, 331 R a d i a c h . sensibilidadala, 64 Radioautografia, 68, 148 Radicular,vaina,delpelo, 705 Raíces deldiente. 733, 740 Ramos comunicantes, 598 Rampamedia, 1054 Rampatimpinica, 1054 Rampavestibular, 1054 Ranvier,nbdulosde, 549, 558 Raquídeos, ganglios, 542 Raquitismo, 495 Rathke, bolsa de, 884 Rayosmedulares, 851-852 Reacci6ninmunitaria, 365, 368 humoral, 370 mediadapor cklulas, 368 Receptora,proteína, 882 Receptoresdesuperficiecelular,adrenkrgicos, 645
1075
Fe, 372,394 paraacetilcolina, 619, 645 paracomplemento, 372 parahormonas, 881 Receptoressensoriales,barorreceptores. 684
enarticulaci6n, 531,634 enpiel, 718-721 entendones, 633,721 fotorreceptores, 1038 gustativos, 727 mecanorreceptores, 719,721 nociceptores, 719 olfatorios, 817 paradolor, 719,1020 parapresidn, 719 propioceptores, 633 quimiorreceptores, 684 terminaciones nerviosas libres, 719 termorreceptores, 719 Recirculacibndelinfocitos, 362 Recombinacibn(translocaci6nrecíproca). Vease Cromosoma(s) Recto, 771 Red subpapilar, 711 Reflejo(s),condicionados, 543 deestiramiento, 630 deexpulsi6nde la leche, 982 rotuliano, 630 Rcflejo(s), arco(s), 541 Regcneraci6n. Véase tambikn Tejidos y drganosindividuales de epitelio, 225 dehígado, 808 de músculo cardiaco, 639 demúsculoestriado, 629 de músculo liso, 646 denervios, 593 depiel, 712 Reguladores, factores, de las hormonas, 885, 897
Reissner,membranade, 1049, 1050 Relaxina, 971 Renal, pelvis, 850 Renales, corpúsculos, 854-860. Vense tambikn Glomtrulo Renina, 857 Reninna, 750 Reparaci6ndetejidos, ape1 dechalonasen, ,&-I99 Repoblacibn,detejidolinfarico, 338, 377, 382
detejidomieloide, 338 Reposo,potencialde, 556,557 Represi6nde genes, 190 Reproductor, aparato. Vkase Mujer, aparato reproductor de la;Vardn,aparato reprodurtor del Residuales,cuerpos, 159 de espermatozoides. 998 Resoluci6n. Vkase Microscopioelectrdn ico Resorci6u. de hueso, 466, 492 enriñones, 865-867 Respiratorio,aparato, 814-845. Vkase t a m b i h Pulmones y partes bajo nombres individuales Respiratorios,movimientos, 814-815
Rete testis,986,1005 Reticular,capa,de la dermis, 696 Reticular,Iiimina, 1052 Reticulares, células de ganglios IinfAticos, 387,391 deltimo, 377 dendríticas, 387 de tejido mieloide, 347 Reticulares,fibras, 237,248 de bazo,401,403 dygangliosliufiticos, 387 Retlculoendoplismico,desuperficie lisa, 162 e n almacenamientodecalcio, 163 en síntesis de glucbgeno,163 en síntesis delípidos y esteroides, 162 desuperficierugosa(REr), 136 funci6n, 138 hip6tesisde señal, 141 papelde,ensíntesisdeproteínas, 142 relaci6nde,conbasofilia, 134, 136 scgrcgacicin deproteínasen, 142 Reticulocitos, 298, 350 recuento de, 297 Reticuloendoteliales,células, 405 Retina, 1031-1038 capas, 1031 células amacrinas, 1033 células de Müllcr, 1034 célulasganglionares, 1033 célulashorizontales, 1033 conexionessiniipticas, 1033 conos, 1032, 1037, desarrollo embrionario, 1031 desprendimientode la, 1031 disco6ptico, 1039 efecto de hipovitaminosis A sobre la, 1038 epiteliopigmentario, 1032 estructurafinadebastones, 1036 fibrasdellwrvio6ptic0, 1039 fotorreceptores, 1038 f6vea central, 1038 máculalútea, 1038 papila(disco), 1039 recambio de discos en bastones, 1036 sensibilidad, 1038 tipos de células bipolares, 1033 visi6n cromática, 1036 Rctraccih del coigulo, 306 Retroalimentaci6n, inhibici6n por, 232 Retrhgrado.flujo, 555 Reumática, fiebre, 664 Ribonucleico, iicido (RNA). Véase RNA mensajero, 105, 109 ribos6mic0,108, 111 Ribosomas,enmitocondrias, 134 enretículoendoplismicodesuperficie rugosa, 138 C I I síntesis deproteínas, 108 funcibn, 134 polirribosomas, 134 relaci6nconbasofilia, 134 suhunidades, 108, 112 Ribos6mico, RNA (rRNA), 108 Rigidezcadavérica,626 Rigor mortis, 626
Riií611, 846-873.\'éase también Glotndrulos(s) acci6ndeHADsobre, 867 asa deHenle, 867 cilculos, 873 crilicrs, 853 cilindros, 870 columnasdeBertin, 853 complejo Iuxtaglomerular, 856-857. Véase también Yuxtaglomerulares (YG), células y complejo conductosdeBellini, 870 corpúsculos renales, 854-855. Véase también Glornérulo(s) corteza,848 crecimiento postnatal, 873 efectos hormonales sobre, 856, 914-915 excrecibn,867,856-914-915 formaci6ndelfiltrado, 847,863 funciones, 846,886 glomérulosdel. Vease Clome'rulo(s) inervaci611,876 linfiticos. 872 lobulaci6nfetal, 853 lobulillos, 851 lóbulos, 848, 852 miicula densa, 850, 854 médula, 850 nlemhranas basales,854, 860 ~rrultipiramidal (multilobulado),852860 ~ ~ e f r o n a s847, , 850 papila, 850 pelvis,850,853 podocitos, 862 rayos medulares, 851 relación de, cot1 presi6n arterial, 856 resorci6n.848, 865 riego sanguíneo, 870-871 síndrome por aplastamiento, 871 tuboscolectores, 850,852 tubocontorneadodistal, 869 tubocontorneadoproximal, 865 unilobar, 848 RNA, 41 activador, 882 C I I nucleolo, 109 de transferencia (tRNA), 108 Ilcterogénco, 882 mensajero(mRNA), 105, 109 riboshmico (rRNA), 108, 111 Rodopsina, 1038 Roja, pulpa, del bazo. 398, 403 Rojas(musculares),fibras, 613 Rojos, gl6bulos. Véase Eritrocitos Roseta, formaci6n, por linfocitos T, 372 Rotuliano,reflejo, 630 Rouget,célulasde, 676 rRNA. Véase Ribosómico, R N A Ruffini,corpúsculosde, 721 Russell,cuerpode, 272 S. Véase Ce'luln(s), ciclo S, cromosomas,51,55 S, onda, G O
SA, n6dulo.I'éase lo
S i ~ u I odeloído,
Senoaricular, nddzr-
3045, 1053
Saliva, 742 Salivales, glindulas,
742-743. Véase también Nombresindividuales mixtas, 227, 743 mucosas, 227,743 regulaciónnerviosa, 743 serosas, 227, 743 Saltatoria,conducci6n, 558 Sangre,célulasmadre, Véase UFC circulacicin, 651 coagulaci6n, 300, 307 colorantespara la, 291 azúcar, 919, 928 concentraci6nde elenlentos figurados de la. Véanse Eritrocitos; Leucocitos eritrocitos, 292-300 formaci6ndeproteínasde la, 803 forma de precisar los linajescelulares de la, 339 globulinas, 271 islotes hemangioblásticos, 333 Icucocitos, 309 lipoproteinas, 268 plaquetas, 300, 307 plasma, 290 presi6ndiast6lica o sist6lica, 665 y renina, 856 vías dediferenciaci6ncelular, 342 Satlguíneos, vasos. Véanse h'ornbres específicos Sarcolrlna, 607, 614 Sarchmera, 608,610 Sarcoplasma,608,612,613 SarcoplAsmico, retículo, de músculo cardiaco,638 de músculoestriado, 638,645 Sarcotúbulos, 622 Satélites,células, demúsculoestriado, 628 Schlcmm,conducto de, 1028 Schmidt-I,alrtermatl, hendiduras de, 589 Schwann, células de 593 Sebiceas, glindulas, 230, 708 act16,709 regulaci6nhormonal, 709 Sel)tr, 230 Secreción.150.Véansetambién Glúndulns y productos indiuidudes deglucoproteinas, 148 dcproteínas, 142,151 etldocrina, 231 exocrina, 231 holocrina, 230 merocrina, 230 Secreci6n mucosa por células caliciformes, 148 Secretitla,765, 782 Secretor, componente de IgA secretoria, 394 SecrctoraIgA, 394, 746, 844 Secretoras,vesiculas (grinulos), 151 Secretores, gr;inulos, 152 Secundarias,cartílago, 438 collstricci6t1,80, 11 1
ERRNVPHGLFRVRUJ dentina, 742 espermatocito, 992 folículo, 945 lisosoma, 156 tddulos, 391 ovocito, 86, 946 reaccibn (inmunitaria), 365, 391 terminxiones aferentes husos de musculares, 630-631 Semcn, 985 Scmicilculares,conductos, 1045 Sernicirculares,vilvulas, 663 Seminal, vesículas, 1006,1009 Seminífero,epitelio. \’éase Espermatoginesis Seminiferos. tubos, 1000-1002. Véanse tatnbii-n Espermatogénes i s ; Sertoli,célulasde Senoauricular (SA), ganglio, 653,654 Seno(s), carotideo, 684 de la duramadre, 580 deganglioslinfiticos, 387 de 13 laringe, 821-822 galactóforo. Vi-ame Seno(s),lactifero lactífero, 977 paranasales, 820 Selrsoriales, receptores. Véanse Receptoressensoriales Señal,hiphtesisde, 141 Serosa, 749 Serosas, mediaslunas, 228 Serosas. unidadessecretorias. 227 Serotonina, en células cebadas, 275, 279,282
encélulasenteroendocrinas, 765 englándula pineal, 935 enplaquetas, 281,306 Sertoli, cklulas de, 1000 efectos de FSH sobre, 1002 papelde,enconjugacibndeandr6genos, 1002 papelde,enformacibndebarrera hematotesticular, 1001 Seudoartrosis, 524 Seudociesis, 950 Seudoestratificado, epitelio. Véase Epitelio Sexual,cromatitra, 104. Véase también Barr cuerpos de Scxual, vesícula, 992 Sexuales,ciclos, enanimales, 950 Sharpey,fibrasde, 413, 528 Simpgtica, tlivisibn, delsistemanervioso autbnomo, 597.598 Simpiticas, cadenas (troncos), 598 Simpáticos,ganglios, 598 Simple, epitelio. Véase Epitelio Sinapsis, 540, 559-567 asihétricas, 561 axoaxbnicas, 560 axodendríticas, 560 axosomiticas, 560 dendrodentrificas, 565 dendrosomiticas, 565 de paso, 645 eléctricas, 565 en listbn, 1033 excitatorias, 564 formaci6npostnatalde, 565 inhibitorias, 564
~ ~ ~ i x t a564 s, químicas, 560 reutilización de membrana en, 563 simttricas, 561 Sinaptotrémico.complejo, 992 Sillaptosomas, 562 Sincitio, 964 Sincitiotrofoblasto, 964 Sincondrosis, 537 Sindesmosis, 536 Síndrome(s). V6ase t a m b i h NonzOres Esbecificos Sínfisis, 533 Singénica, definicibn, 368 SilGstosis, 537 Sinovial,líquido, 532 Sinovial,membrana, 518 Sinusoides, 387 del bazo, 399,403 deltejidomieloide, 344-347 hepiticos, 787, 798 Sistema circulatorio, 631-687. Véase también Arterias; Arteriolas; Capilares; Corazdn; Venas, Lecho vascular terminal Sistema nervioso central (SNC), 539603. Véase también Cerebro, Médulaespinal Sistema tubulardensodeplaquetas, ‘
I
304
Sist6lica, presiónarterial, 665 SNC. Véase Central,sistemanervioso SNP. Véase Perifdrico, sistema nervioso Sodio, ioncs, enimpulso nervioso, 557 Somatomamotrófica,hormona, 980 Somatomedina, 888 Somatostatina, 757,932 Somatotrbfica, 898 Somatotrofina, 886 Sombreadopara ME, 223 Subaracnoideo,espacio, 578 Subcutineo,tejido, 697 Subdural(extradural),espacio, 579 Sublinguales,glindulas, 743 Submaxilares,glándulas, 743 Submucosadelaparatointestinal, 746 Subneurales,hendiduras, 616 Sudoríparas,glindulas,apocrinas, 696 ecrinas, 697 Sulcus terminalis, 725 Sulfatados, glucosaminglicanos, 241, 417, 444
Sulfatodedermatano, 241 Sulfato de heparano, 241 Supraópticos,núcleos, 900 Suprarrenal, corteza. Véase Corteza suprarrenal Suprarrenales, glindulas, 915-922. Vease también Corteza suprarrenal;Midulasuprarrenul desarrolloembrionario, 916 riego sanguíneo, 924 Suprarrenal, médula. Véase Médula suprarrenal Supravital,tincibn, 130 Supresoras,c6lulas. Vease Linfocitos Surco,decontraccibn, 174 desegmentaci6n. 60
INDICE ALFABETICO
1077
Surco gingival, 741 Suspensor del cristalino, ligamento, 1026
Sustancia blalrca, 548 Sustanciafutldamcntaldeltejido Ilcctivo, 240,242 Sustancia gris, 548,567 de la corteza cerebral, 568,569 de la médulaespinal, 548 Su\t;lnc.ia ~ ~ e g r a553 , Sustanciapropia, 1020,1022 Sustcntaculares.células, 818 Suturas, 536
co-
1’.
factorauxiliar, 368, 372 linfocitos. \’éase Linfocito(s) T , onda, 660 T , tubos,delmítsculocardiaco, 638 delmúsculoestriado, 619 Tabiques, 230, 4 1 1 Tay-Sachs,enfermedadde, 159 l’ecas, interna y externa, 946,949 Tecaluteínicas, células, 948 Tectoria,membrana, 1051 Tegumentario,sistema. Véase Piel Tejido(s), 5. Véanse también Nombres individuales clasificacibn, 202 cultivo, 13 fijacibn,inclusibn y cortes, 15, 32 orígenes embriolbgicos, 202 tincibnpara ME, 33 tincibnpara MF. Véase Colorantes y timiones ttasplante.Vtase Trasplantedetejido y Nombres indiuidual es Telofase, 59 Tendón, 411-413 insercibn, 412 brganosdeGolgi, 633,721 regeneracihn, 412 terminaciones nerviosas aferentes en, T ,
634,719
trasplante, 412 vainade, 411 Teniasdelcolor, 774 Tensioactiva, sustancia pulmonar,
837.
839
Terminalpostsiniptica, 563 Terminales, cisternas, 621 Terminal,redvascular, 678-680 Terminal.red(velo), 176 Terminales, pelos, 704 Terminacionesanulospirales, .630 Terminaciones nerviosas (aferentes), b u l b ot es r m i n a l edse Krause, 721 corpúsculos de Meissner, 721 corpúsculosdePacini, 719 corpúsculosdeRuffini, 721 corpúsculosmucocutineos, 719 enarticulaciones, 634 encbrnea, 1020 en husos musculares, 630 enbrganostendinosos, 633 libres, 719 hierkel, 719 Terminaciones nerviosas (eferentes), antbnomas, 599
1078
I S D I C E ALFABETICO
en husos musculares, 632 sohre células de músculo estriado (placas neuromotrices), 616 sohre células de músculo liso, 645 sobre célulasglandulares, 599 Testiculo(s), 985-986, 988-1004 barrera hematotcsticular, 1001 cambios de,enpubertad, 988 cklulas intersticiales (de Leydig), 1003-1004. Véase también Testosterom cklulas madre, 989 compartimientoadluminal y basal, 1001
conductilloseferentes, 986, 1005 dcsarIollo embrionario, 988 descenso, 988 descenso anormal, 988 efectos de FSH sobre,, 1002 efectos de 1.H sobre, 986 en criptorquidia, 988,1003 cpitclio seminífero, 993-994 espcrmatogénesis, 989. Véase t a n biétl Es~eItt~atogCnesis eSpcrmdtOgOlliaS, 990 espermatozoides, 1000 formacióndeespermatozoides.Véase Espermatoginesis tcte testis, 986,1005 tuhosrectos, 1005 tuhos seminiferos, 989, 1000. Véase también Espermatoginessi túnicaalbuginea, 986 Testosterorla, 1003, 1004 efrctos de, sobre expresión de genes, 1004 e n calvicir, 708
papelde,en espermatogCnesis, 1002 Tetania, 913 Tetraploidia. Véase Cromosoma(s) Tetrayodotironina. Véase Tiroxina Tiouracilo, 909 Timidinamarcada con tritio, 70 cómo se diluyeelmarcador, 74 cómo se precisa la actividadmitósica, 72 estudio de la sintesis de DNA con, 70 estudiodelinajescelularescon, 74, 460
estudiosdel ciclo celularcon, 76 litno, 375-382 antígenosdependientesdel, barrerahematotímica, 380 cómosalende l a corteza las células T, 380 corpúsculosdeHassal, 377,382 corteza, 377 desarrolloembrionario, 376 dilnensionesdel,enrelacibncon la edad, 375 efectos de hormonassobre, 382 efectos de radiaci6n sobre, 377 formacióndelinfocitos T , 377 hormonadel, 381 involución, 375 linfáticos, 377 médula, 377, 380 programaci6n de células T. 365,368, 372, 379
repohlacitin, 377
vtlrulas poscapilares, 381 zona de garlglios linfiticosdependientedel, 389 Timocitos. Véase Linfocitos, T; T i m o Timopoyctirra, 382
Tímpallo, 1045
Tímpano, cajadel, 1046 Tirocalcitonina. Véase Calcitonina 'I'iroglobulina, 903 degradación, 906 sintesis, 904 yodación, 904 Tiroides, 901-912. Véase tambien T i r o globulina bocio coloide, 908 bocio exoftalmico, 909 bocio parenquimatoso, 908 calcitorlina, 910 células C, 903,910 célulasclaras(parafoliculares), 903, 910 cClulas foliculares, 903,904 coloide, 902
desarrollo de células C, 911 efectosdel'TSHsobre, 907 erlfermrdad autoinmunitaria.
tnicloide, 338 llcl\.ios, 545
tiseo, autólogo, 509-51O homOlogo, 5 1 1 [)icl, 3 7 1 timo, 377 'Iratlsporteaxopl;ísmico,corriente rdpida de, 555 Tratrsversos, túbulos. \'éase 7 ' . t z i b z t l o s Trdquea, 823 cartilagosde, 415, 823 T I íada, 621 'Iricohialina,grinulosde, 705 Trictispidc,válvula, 652,663 Tridimensional,visualización, 24 Trisomía 21. Véase Down, síndrome de Tritio,timidinamarcadacon. Véase Timidina marcada con tritio T r i ) odotirotlina, 904 tRNA. Véase Transferencia, RNA de 'l'rbficas,hormonas, 898 Trbficas, influetlcias, de los nervios, 629
909-
910
estimuladortiroideode acci6n prolongada, 909 hormonas, 903 tiroglobulina, 903. Véase también Tiroglobulina Tiroides,hormonaestimulante (TSH) efectos de la, 907 Tirosinasa, 701 Tirotoxicosis, 909 Tirotrbficas, X94 Tirotrofina. \'Case Tiroides,hormona estimulantedel(HET) Tirotrofinacori6nicahumana, 970 Tirotrofina, factor liberador de (FLT), 898
Tiroxina, 904 Tisular,líquido. Véase Liquido tisular Toleranciainmunológica,natural, 373 provocada, 373 Tomes,prolongacionesde, 755 Tonofihrillas, 222,693 Tonofilamentos. 176.222. Vease también Filamentos, tonofilamentos Torácico.conducto, 361 Trabécula(s),aracnoidea, 578 de células hepaticas, 788 del bazo, 400 delhueso, 427, 481 TranscripcióndemRNA, 106 Transferencia, R N A de(tRNA), 107 Transferencia, vesiculas de, 142 Transformaci6n. 42 Transicibn, zona de, 531 Transicibn, epitelio de. Véase Epitelio Translocaci6n. Véase CromOsOma(s) Transmisión, microscopio electr6nico de. Véase Microscopio eletrdnico Trasplantedetejidos,adiposo, 265 cartilaginoso, 419 chrnea, 1022
Tt.ofohlasto, 963-964 Trombina, 306 Tlomhocitopenia. 307 Trombocitos, 300. Véase también Plaqueta.\
~l'rornl)oplastirra, 301 Trombopoyetina. 307 Trombos, 302 e11 aterosclerosis, 670 'I'rombosis, 276 I ' I O I I I ~ : I ( S ) , deEustaquio, 1047 de Falopio, 956. Véase también Oviducto faringotimpánicas, 1047 uterinas, 956-957 Tropocolagena, 262 Tropoelastina, 264 Tropomiosina, 172, 625 Troponins, 172,625 Tubos rectos, 1005 Tubulina, 164 Túhulos, colectores, 850 dentinales, 737 sinuosos (proximales y distales), 865 seminíferos, 1000-1002 T, :ransversales demúsculocardiaco, 638
T. transversales demúsculoestriado. 619
Túnicaadventicia, 665 de arterias, 665,670 de arteriolas, 673 devena cava, 682 de venas, 682 Túnica albuginea. del ovario, 942 deltestículo, 1010 Túnica intima, 665 dearteriasdedistribucibn(musculares), 665 de arterias elásticas, 668 de arteriolas, 673 de veuas, 681 Tdllicamedia, 665 de arteriasdedistribucibn(musculares), 666
