SEMINARIO Nº 1

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

Fecha: 16 al 21 de setiembre del 2013

CASO CLÍNICO

Mujer de 22 años que acudió al médico de atención primaria por presentar desde hace

un día diarrea acuosa de 15 deposiciones al día, sin productos patológicos. Se

acompañaba además de vómitos biliosos y dolor abdominal. Ella refiere haber comido

mariscos crudos. En el coprocultivo crecieron, en la placa de agar sangre, unas

colonias de un bacilo gramnegativo hemolítico y oxidasa positiva, y en el agar

MacConkey unas colonias lactosa negativa. Las colonias fueron identificadas en Kligler

como glucosa positivas, no productoras de gas ni de sulfhídrico, urea y lisina negativas.

El aislado mostró sensibilidad al cotrimoxazol y resistencia al ácido nalidíxico.

TEMARIO

Estructura y función de la mucosa intestinal. Estructura de un enterocito.

Componentes químicos de la membrana plasmática

Tipos de transporte a través de la membrana plasmática:

Transporte pasivo: Difusión simple y facilitada

Transporte activo: Bombas y cotransporte

Tipos de transporte que se dan en la membrana apical y basolateral del enterocito,

indicando cuál de ellos intervienen en la absorción y secreción intestinal.

Utilizando un esquema del agente infeccioso, explique las características más

importantes de las células procariotas.

Diarrea: definición y tipos.

En relación al caso cínico, que tipo de diarrea presenta el paciente y cuál sería el

agente etiológico probable?

¿Cómo es el mecanismo patogénico del agente causante de la diarrea?

¿Cómo actúa la toxina a nivel de la mucosa intestinal?.

1.- Estructura y función de la mucosa intestinal. Estructura de un enterocito

Estructura y función de la mucosa: La mucosa intestinal se compone de tres capas regulares: Epitelio de revestimiento, Lámina propia y Muscular de la mucosa.

a) Epitelio de revestimiento: El epitelio cilíndrico simple que recubre las vellosidades y la superficie de los espacios intervellosos se compone de:

Células de absorción de la superficie son células cilíndricas altas de unos 25µm (micrómetro o micra) de largo, con un núcleo oval localizado en la base. Su superficie apical presenta un borde en cepillo, principales funciones de estas células son la digestión y absorción terminales de agua y nutrientes, las micrografías electrónicas de las células de absorción de la superficie muestran hasta 3000 microvellosidades de casi 1µm de largo, cuyas puntas están recubiertas con una capa gruesa de glucocáliz que las protege de la autodigestión.

Células caliciformes que son glándulas unicelulares, el duodeno contiene la menor cantidad de células caliciformes y su cifra se incrementa hacia el íleon, estas células elaboran mucinógeno cuya forma hidratada es la mucina un componente de moco, una capa protectora que reviste la luz.

Células DNES (denominadas así porque son componentes del sistema neuroendocrino difuso de las células), el intestino delgado tiene diversos tipos de células DNES que producen hormonas paracrinas y endocrinas, alrededor de 1% de las células que recubren las vellosidades y la superficie intervellosa del intestino delgado se compone de células DNES.

En resumen las funciones del Epitelio de revestimiento serian: separar el lumen de tejidos, lubricar paredes, facilitar transporte, digestión y absorción.

b) Lámina propia: El tejido conjuntivo laxo de la lámina propia forma el núcleo de la vellosidad, que de manera semejante a los árboles de un bosque sobresale de la superficie del intestino delgado, el resto de la lámina propia que se extiende hasta la muscular de la mucosa, está comprimido en hojas delgadas de tejido conjuntivo vascularizado en abundancia por las múltiples glándulas intestinales tubulares, las criptas de criptas de Lieberkühn.

La lámina propia también contiene abundantes células linfoides que ayudan a proteger el revestimiento intestinal de la invasión por microorganismos (tejido linfoide difuso (GALT) que protege contra la invasión de microorganismos).

Las criptas de Lieberkühn (las criptas incrementan el área de superficie de revestimiento intestinal, se integran con células DNES, de absorción de la superficie, caliciformes, regenerativas y de Paneth), son glándulas tubulares simples o tubulares ramificadas, estas glándulas se abren a los espacios intervellosos como perforaciones del revestimiento epitelial, las micrografías electrónicas de barrido indican que aberturas de múltiples criptas rodean la base cada vellosidad; éstas glándulas tubulares se componen de células de absorción de la superficie, caliciformes, regenerativas, DNES, y de Paneth.

Las células de absorción de la superficie y las caliciformes ocupan la mitad superior de la glándula. Las células caliciformes tienen un período de vida corto; se cree que mueren y se descaman después de eliminar mucinógeno.

La mitad basal de la glándula carece de células de absorción de la superficie y sólo tiene unas cuantas células caliciformes; por el contrario, la mayor parte de las células corresponde a las regenerativas (y sus progenies), DNES y de Paneth.

(En este punto solo describiremos las células regenerativas y las de Paneth, porque las otras ya se describieron líneas arriba)

Las células regenerativas del intestino delgado son células madre que proliferan de manera extensa para repoblar el epitelio de las criptas, la superficie mucosa y las vellosidades.

Estas células estrechas parecen estar en cuña dentro de espacios limitados entre células de reciente formación.

Su ritmo de división celular es alto con un ciclo celular hasta cierto punto corto, de 24 horas. Se ha sugerido que 5 a 7 días después de la aparición de una célula nueva, la célula progresa hasta la punta de la vellosidad y se exfolia. Las micrografías electrónicas de estas células indiferenciadas muestran unos cuantos organelos pero muchos ribosomas libres. Su núcleo oval único, localizado en la base, es electrolúcido e indica la presencia de una gran cantidad de eucromatina.

Las células de Paneth se distinguen con claridad por la presencia de gránulos secretores apicales, eosinofílicos y grandes. Las células de Paneth (flecha) son típica e intensamente Eosinófilas, localizadas en el fondo de las criptas de Lieberkühn, vacian su contenido bactericida en la luz intestinal.

Estas células en forma de pirámide ocupan el fondo de las criptas de Lieberkühn y elaboran el agente antibacteriano lisozima, proteínas de defensa (defensina) y factor de necrosis tumoral α.

A diferencia de las otras células del epitelio intestinal, las de Paneth tienen un periodo de vida largo, de 20 días y secretan de manera continua lisozima.

En resumen las funciones de la Lámina propia, serian: Irrigación, absorción y defensa inmune.

c) Muscular de la mucosa: Se hallan divididas en 2 capas delgadas de tejido muscular liso: Capa circular interna y capa longitudinal externa (pnemotécnia CiLe).

Las fibras musculares de la capa circular interna penetran en la vellosidad y se extienden a través de su parte central a la punta del tejido conjuntivo, hasta la membrana basal. Durante la digestión estas fibras musculares se contraen de manera rítmica y acortan la vellosidad varias veces por minuto.

En resumen las funciones de la Muscular de la mucosa, serian: el permitir movimientos localizados de la mucosa, independientes del tubo.

La mucosa se puede evaginar o invaginar en los diferentes segmentos formando pliegues o vellosidades o

criptas, respectivamente

Estructura de un enterocito

(After L. R. Johnson, ed., Physiology of the Gastrointestinal Tract, Raven Press, 1981)

enterocitos o células absorbentes. Son el tipo más abundante. Aparecen en el epitelio de las vellosidades y

en las glándulas intestinales. Su función es la absorción de nutrientes. Son células cilíndricas, altas en las

vellosidades y más bajas en las criptas. Las células altas son de vida muy corta, renovándose

continuamente. Uno de los problemas de los antimitóticos para el tratamiento de tumores es que se

producen diarreas por pérdida de epitelio intestinal y lesiones. Las células altas se forman a partir de las

bajas, que se dividen activamente y van ascendiendo. El núcleo es ovoideo y basal y está a la misma

altura en las vellosidades. El citoplasma es acidófilo débil. Al microscopio electrónico muestran borde en

cepillo o ribete estriado, es decir, su extremo libre está formado por microvellosidades, en cuyo eje central

hay filamentos de actina. En la superficie de las microvellosidades hay depósitos de sustancias que forman

el glucocálix. En el existen enzimas (peptidasas, lipasas...) que intervienen en los procesos digestivos.

Tienen gran cantidad de mitocondrias y un aparato de Golgi bien desarrollado, igual que el RE (retículo

endoplasmático), tanto el rugoso como el liso. La membrana tiene interdigitaciones y complejos de unión

(desmosomas, en el polo apical).

Las microvellosidades de los enterocitos forman el “borde en cepillo”, que está compuesto por

microvellosidades finas de aproximadamente 1 mm de longitud por 0,1 mm de ancho. Se estima que cada

enterocito contiene alrededor de 600 microvellosidades y que 1 m2 de superficie absorbente contiene 50

millones de estos elementos. Debido a ellas, el área de superficie luminal de la mucosa del adulto es de

aproximadamente 200 m2 . Esta superficie de absorción tan grande muestra la importancia de los

intercambios que en ella se llevan a cabo.

Las microvellosidades producen una capa superficial de glicoproteínas, denominada glicocalix, la cual

contiene los transportadores intestinales y las enzimas digestivas (glicoamilasa, sacarasa, maltasa,

isomaltasa, lactasa, trealasa, enteroquinasa y oligopeptidasas) que hidrolizan sus respectivos substratos.

2 Componentes químicos de la membrana plasmática

En la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente.

Lípidos:

En la membrana de la célula eucariota encontramos tres tipos de lípidos: fosfolípidos, glucolípidos y colesterol. Todos tienen carácter anfipático; es decir que tienen un doble comportamiento, parte de la molécula es hidrófila y parte de la molécula es hidrófoba por lo que cuando se encuentran en un medio acuoso se orientan formando una bicapa lipídica.

La membrana plasmática no es una estructura estática, sus componentes tienen posibilidades de movimiento, lo que le proporciona una cierta fluidez. Los movimientos que pueden realizar los lípidos son:

o de rotación : es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos.

o de difusión lateral : las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente.

o flip-flop : es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra gracias a unas enzimas llamadas flipasas. Es el movimiento menos frecuente, por ser energéticamente más desfavorable.

o de flexión : son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.

o La fluidez es una de las características más importantes de las membranas. Depende de factores como :

o la temperatura, la fluidez aumenta al aumentar la temperatura.

o la naturaleza de los lípidos, la presencia de lípidos insaturados y de cadena corta favorecen el aumento de fluidez; la presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad.

Proteínas

Son los componentes de la membrana que desempeñan las funciones específicas (transporte, comunicación, etc). Al igual que en el caso de los lípidos, las proteínas pueden girar alrededor de su eje y muchas de ellas pueden desplazarse lateralmente (difusión lateral) por la membrana. Las proteínas de membrana se clasifican en:

o Proteínas integrales: Están unidas a los lípidos íntimamente, suelen atravesar la bicapa lipídica una o varias veces, por esta razón se les llama proteínas de transmembrana.

o Proteínas periféricas: Se localizan a un lado u otro de la bicapa lipídica y están unidas débilmente a las cabezas polares de los lípidos de la membrana u a otras proteínas integrales por enlaces de hidrógeno.

Glúcidos

Se sitúan en la superficie externa de las células eucariotas por lo que contribuyen a la asimetría de la membrana. Estos glúcidos son oligosacáridos unidos a los lípidos (glucolípidos), o a las proteinas (glicoproteínas). Está cubierta de glúcidos representan el carné de identidad de las células, constituyen la cubierta celular o glucocálix, a la que se atribuyen funciones fundamentales:

o Protege la superficie de las células de posibles lesiones o Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo el deslizamiento de células en

movimiento, como , por ejemplo, las sanguíneas

o Presenta propiedades inmunitarias, por ejemplo los glúcidos del glucocálix de los glóbulos rojos representan los antígenos propios de los grupos sanguíneos del sistema sanguineo ABO.

o Interviene en los fenómenos de reconocimiento celular, particularmente importantes durante el desarrollo embrionario.

o En los procesos de adhesión entre óvulo y espermatozoide.

Bibliografía Básica

ALBERTS B., et al. Biología Molecular de la Célula. 5ª ed. Cápitulo 11: Transporte de pequeñas

moléculas a trravés de la membrana y las propiedades eléctricas de las membranas. Editorial Médica

Panamericana S.A. 2010: 1728p.

BECKER W. HARDIN J. KLEINSMITH L. El Mundo de la Célula. Capítulo 8: Transporte a través de membrana:

saltando la barrera de permeabilidad. 6ª ed. Editorial Pearson Prentice Hall. 2007.

CASSIMERIS L., LINGAPPA V.R., PLOPPER G. Células. 2ª ed. Capítulo 6: Transporte de iones y moléculas

pequeñas a trravés de la membrana. Editorial Mc Graw-Hill, 2011: 1054p

CHANDAR N., VISELLI S. Biología Molecular y celular. 1° ed. Cápitulo 13: Conceptos básicos de transporte,

Cap. 14: transporte activo, Cap.15: Transporte de glucosa. Editorial Lippincot Williams & Wilkins. 2011

COOPER G. La Célula. 5° ed. Cápitulo 13: Membrana Plasmática. Editorial Marbán. 2010.

DE ROBERTIS E.M.F., HIB J. Fundamentos de Biología Celular y Molecular. 4ª ed. Cápitulo 3: Las Membranas

celulares. Buenos Aires: El Ateneo, 2004: 442p.

KARP G. Biología Celular y Molecular. Conceptos y Experimentos. Cápitulo 8: Sistemas de la membrana

citoplásmica: estructura, función y tráfico de membrana. 6ª ed. México: Editorial Mc Graw-Hill, 2011: 899p

LODISH H., et. al. Biología Celular y Molecular. 5ª. ed. Cápitulo 7: Transporte de iones y pequeñas moléculas a

través de las membranas celulares. Madrid: Editorial Médica Panamericana S.A., 2005: 1030p

Fisiopatología de la diarrea: http://scielo.sld.cu/pdf/ped/v71n2/ped05299.pdf

Revisión sobre cólera: http://bvs.per.paho.org/texcom/colera/STCalderon.pdf

Revisión sobre cólera: http://www.bvsde.paho.org/texcom/colera/PJSalinas.pdf

Cólera: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0864-21252011000200017

El cólera: http://www.bvsde.paho.org/texcom/colera/Slafuente.pdf

SEMINARIO Nº 2

BIOLOGÍA MOLECULAR DEL CÁNCER

Fecha: 11 al 16 de noviembre del 2013

CASO CLÍNICO

Mujer de 51 años que en una revisión de rutina observó una lesión sospechosa de mama

derecha. Se realizó biopsia excisional con resultado de cáncer ductal infiltrante moderadamente

diferenciado con dos focos de carcinoma invasor separados uno de 2 mm y otro de 1 mm. Sin

invasión vascular. Receptores Her2/neu negativos. BRCA 1 positivo con mutación en la base

4,182, que codifica para el aminoácido 1,364 para un codón de paro prematuro.

Cuenta con los siguientes antecedentes de importancia: Abuelo materno con cáncer de colon,

tía materna con cáncer de mama. Se realizó mastectomía bilateral conservadora de piel, con

ganglio centinela derecho (negativo para metástasis) y reconstrucción con expansores.

TEMARIO

Mama

Estructura básica de la mama.

Procesos Biológicos

Ciclo celular. Concepto. El estado de reposo o G0. Fases del ciclo celular: G1, S, G2 y M.

Duración y principales acontecimientos en cada una de las fases.

La mitosis. Fases de la mitosis: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase.

Estructura y funcionamiento del aparato mitótico. Principales acontecimientos en cada fase

de la mitosis. Importancia biológica de la mitosis.

Proteínas que controlan el ciclo celular: Ciclinas, kinasas dependientes de ciclinas (CDK).

Actividad de los complejos ciclina-kinasa

Regulación del ciclo celular por los complejos ciclina-CDK y alteraciones en el cáncer:

estímulos de progresión, estímulos de detención del ciclo celular, gen supresor p53, gen

retinoblastoma (Rb)

Puntos de control del ciclo celular.

Mecanismos de transformación de célula normal en tumoral.

Equilibrio entre proliferación y muerte celular

Genes responsables del cáncer: mutación de protoncogenes a oncogenes. Tipos de

protoncogenes. Características de la expresión de los oncogenes.

El cáncer como enfermedad genética

Alteraciones esenciales para la transformación maligna: alteraciones en señales de

crecimiento, pérdida de sensibilidad a las señales inhibidoras del crecimiento, evasión de la

apoptosis, potencial replicativo ilimitado. Angiogénesis sostenida e invasión y metástasis.

En relación al caso clínico, que tipo de cáncer presenta? Qué alteración genética ha

ocurrido?

Qué es el gen BRCA?

Bibliografía Básica

ALBERTS B., et al. Biología Molecular de la Célula. Cápitulo 20: Cáncer. 5ª ed. Editorial Médica Panamericana

S.A. 2010: 1728p.

ANGEL , J.L. Biología Molecular e Ingeniería Genética. Cápitulo 30: Bases moleculares del Cáncer. 1ª ed. Editorial

Elsevier S.A. 2002: 469p.

BECKER W., HARDIN J., KLEINSMITH L. El Mundo de la Célula. Capítulo 24: Células Cancerosas. 6ª ed. Editorial

Pearson Prentice Hall. 2007.

CASSIMERIS L., LINGAPPA V.R. PLOPPER G. Células de Lewin. Cápitulo 17: Cáncer. Principios y Perspectiva

general. 2ª ed. México: Editorial Mc Graw-Hill, 2012: 1054p

CHANDAR N., VISELLI S. Biología Molecular y celular. Cápitulo 20: Ciclo celular, Cap. 21. Regulación del ciclo

celular, Cap.22: Proliferación celular anormal. 1° ed. Editorial LWW. 2011

COOPER G. La Célula. Cápitulo 18: Cáncer. 5° ed. Editorial Marbán. 2010.

DE ROBERTIS E.M.F., HIB J. Fundamentos de Biología Celular y Molecular. Cápitulo 18: La Mitosis. 4ª ed. El

Ateneo, 2004: 442p

KARP G. Biología Celular y Molecular. Conceptos y Experimentos. Cápitulo 16: Cáncer. 6ª ed. México: Editorial Mc

Graw-Hill, 2011: 899p

LODISH H., et. al. Biología Celular y Molecular. Cápitulo 23: Cáncer. 5ª. ed. Editorial Médica Panamericana S.A.,

2005: 1030p

PANIAGUA, R. et al. Biología Celular. Cápitulo 8: Ciclo vital de la célula. 3ª ed. Madrid: Editorial Mc Graw Hill-

Interamericana, 2007: 416p.

El ciclo celular: Características, regulación e importancia en el cáncer

http://elfosscientiae.cigb.edu.cu/PDFs/BA/2004/21/2/BA002102RV060-069.pdf

Cómo se reproducen las células ?: http://biblio3.url.edu.gt/Libros/2011/biolo/9.pdf

Bases Moleculares del Cáncer: http://www.tensiometrovirtual.com/upload/662-001_a.pdf

Bases genéticas y moleculares del cáncer / 1a. parte

http://oncocentercancun.com/wp-content/uploads/2011/10/bases-genet-y-molec-del-cancer-1ra-parte4.pdf

Carcinogénesis: http://www.medigraphic.com/pdfs/salpubmex/sal-2011/sal115f.pdf

Cáncer de mama: http://www.scielo.org.co/pdf/cesm/v26n2/v26n2a05.pdf

Cáncer de mama:

http://www2.univadis.net/microsites/area_salud_mujer/pdfs/41-Cancer_de_mama_II.pdf

Cáncer de mama:

http://www.mflapaz.com/Revista_7_pdf/4%20CANCER%20DE%20MAMA.pdf

Cáncer de mama hereditario: http://www.coba.org.ar/archivos/mi/avances2-13.pdf

Cáncer de mama hereditario:

http://www.incan.org.mx/revistaincan/elementos/documentosPortada/1215567331.pdf

http://www.upch.edu.pe/ehas/pediatria/lactancia%20materna/Clase%20301%20-%2010.htm

Cáncer de mama: http://www.grupogamma.com/wp-content/uploads/2012/09/Gu%C3%ADa-del-c

%C3%A1ncer-de-mama-cancernet.pdf