9.2: Moléculas de señalización y receptores celulares - Formas de señalización

Objetivos de aprendizaje

• Describir cuatro tipos de señalización encontrados en organismos multicelulares

Formas de Señalización

Hay cuatro categorías de señalización química que se encuentran en organismos multicelulares: señalización paracrina, señalización endocrina, señalización autocrina y señalización directa a través de uniones gap. La principal diferencia entre las diferentes categorías de señalización es la distancia que recorre la señal a través del organismo para llegar a la célula diana. También es importante señalar que no todas las células se ven afectadas por las mismas señales.

Figura\(\PageIndex{1}\): Formas de señalización química: En la señalización química, una célula puede dirigirse a sí misma (señalización autocrina), una célula conectada por uniones gap, una célula cercana (señalización paracrina) o una célula distante (señalización endocrina). La señalización paracrina actúa sobre las células cercanas, la señalización endocrina usa el sistema circulatorio para transportar ligandos y la señalización autocrina actúa sobre la célula de señalización. La señalización a través de uniones gap implica moléculas de señalización que se mueven directamente entre células adyacentes.

Señalización Paracrina

Las señales que actúan localmente entre células que están muy juntas se denominan señales paracrinas. Las señales paracrinas se mueven por difusión a través de la matriz extracelular. Este tipo de señales suelen provocar respuestas rápidas que duran solo un corto período de tiempo. Para mantener la respuesta localizada, las moléculas de ligando paracrino normalmente se degradan rápidamente por las enzimas o se eliminan por las células vecinas. Al eliminar las señales se restablecerá el gradiente de concentración de la señal, permitiendo que se difundan rápidamente a través del espacio intracelular si se liberan de nuevo.

Un ejemplo de señalización paracrina es la transferencia de señales a través de sinapsis entre células nerviosas. Una célula nerviosa consiste en un cuerpo celular, varias extensiones cortas y ramificadas llamadas dendritas que reciben estímulos, y una extensión larga llamada axón, que transmite señales a otras células nerviosas o células musculares. La unión entre las células nerviosas donde ocurre la transmisión de la señal se llama sinapsis. Una señal sináptica es una señal química que viaja entre las células nerviosas. Las señales dentro de las células nerviosas se propagan por impulsos eléctricos de rápido movimiento. Cuando estos impulsos alcanzan el final del axón, la señal continúa a una dendrita de la siguiente célula por la liberación de ligandos químicos llamados neurotransmisores por la célula presináptica (la célula que emite la señal). Los neurotransmisores son transportados a través de las distancias muy pequeñas entre las células nerviosas, que se llaman sinapsis químicas. La pequeña distancia entre las células nerviosas permite que la señal viaje rápidamente; esto permite una respuesta inmediata.

Figura\(\PageIndex{1}\): Sinapsis: La distancia entre la célula presináptica y la célula postsináptica, llamada brecha sináptica, es muy pequeña y permite una rápida difusión del neurotransmisor. Las enzimas en la hendidura sinapática degradan algunos tipos de neurotransmisores para terminar la señal.

Señalización Endocrina

Las señales de células distantes se llaman señales endocrinas; se originan a partir de células endocrinas. En el cuerpo, muchas células endocrinas se encuentran en las glándulas endocrinas, como la glándula tiroides, el hipotálamo y la glándula pituitaria. Este tipo de señales suelen producir una respuesta más lenta, pero tienen un efecto más duradero. Los ligandos liberados en la señalización endocrina se denominan hormonas, moléculas de señalización que se producen en una parte del cuerpo, pero que afectan a otras regiones del cuerpo a cierta distancia.

Las hormonas recorren las grandes distancias entre las células endocrinas y sus células diana a través del torrente sanguíneo, que es una forma relativamente lenta de moverse por todo el cuerpo. Por su forma de transporte, las hormonas se diluyen y están presentes en bajas concentraciones cuando actúan sobre sus células diana. Esto es diferente de la señalización paracrina en la que las concentraciones locales de ligandos pueden ser muy altas.

Señalización Autocrina

Las señales autocrinas son producidas por células de señalización que también pueden unirse al ligando que se libera. Esto significa que la célula de señalización y la célula de destino pueden ser la misma o una célula similar (el prefijo auto- significa auto, un recordatorio de que la célula de señalización envía una señal a sí misma). Este tipo de señalización suele ocurrir durante el desarrollo temprano de un organismo para asegurar que las células se desarrollen en los tejidos correctos y asuman la función adecuada. La señalización autocrina también regula la sensación de dolor y las respuestas inflamatorias. Además, si una célula está infectada con un virus, la célula puede señalarse a sí misma para que sufra una muerte celular programada, matando al virus en el proceso. En algunos casos, las células vecinas del mismo tipo también están influenciadas por el ligando liberado. En el desarrollo embriológico, este proceso de estimulación de un grupo de células vecinas puede ayudar a dirigir la diferenciación de células idénticas en el mismo tipo celular, asegurando así el resultado adecuado del desarrollo.

Señalización directa a través de uniones de brecha

Las uniones de brecha en animales y plasmodesmas en plantas son conexiones entre las membranas plasmáticas de las células vecinas. Estos canales llenos de agua permiten que pequeñas moléculas de señalización, llamadas mediadores intracelulares, se difundan entre las dos células. Las moléculas pequeñas, como los iones calcio (Ca ²⁺), son capaces de moverse entre las células, pero las moléculas grandes, como las proteínas y el ADN, no pueden caber a través de los canales. La especificidad de los canales asegura que las células permanezcan independientes, pero puedan transmitir señales rápida y fácilmente. La transferencia de moléculas de señalización comunica el estado actual de la célula que está directamente al lado de la célula diana; esto permite que un grupo de células coordine su respuesta a una señal que solo una de ellas pudo haber recibido. En las plantas, los plasmodesmas son ubicuos, convirtiendo a toda la planta en una red de comunicación gigante.

Puntos Clave

• Las células se comunican a través de varios tipos de señalización que permiten que los químicos viajen a sitios objetivo para obtener una respuesta.
• La señalización paracrina ocurre entre células locales donde las señales generan respuestas rápidas y duran solo un corto período de tiempo debido a la degradación de los ligandos paracrinos.
• La señalización endocrina ocurre entre células distantes y está mediada por hormonas liberadas de células endocrinas específicas que viajan a las células diana, produciendo una respuesta más lenta y duradera.
• Las señales autocrinas son producidas por células de señalización que también pueden unirse al ligando que se libera, lo que significa que la célula de señalización y la célula diana pueden ser la misma o una célula similar.
• La señalización directa puede ocurrir transfiriendo moléculas de señalización a través de uniones de brecha entre células vecinas.

Términos Clave

• Señalización endocrina: señales de células distantes que se originan a partir de células endocrinas, generalmente producen una respuesta lenta, pero que tienen un efecto duradero
• señalización autocrina: producida por células de señalización que también pueden unirse al ligando que se libera: la célula de señalización y la célula diana pueden ser la misma o una célula similar (prefijo auto- significa auto)
• señalización paracrina: una forma de señalización celular en la que la célula diana está cerca (para = cerca) de la célula liberadora de señal