En biología celular , una ampolla (u hocico ) es un bulto de la membrana plasmática de una célula, caracterizado por una morfología voluminosa, esférica, "parecida a una ampolla". [2] [3] [4] Se caracteriza por el desacoplamiento del citoesqueleto de la membrana plasmática, degradando la estructura interna de la célula, permitiendo la flexibilidad requerida para que la célula se separe en protuberancias o bolsas individuales de la matriz intercelular. [4] Más comúnmente, las ampollas se observan en la apoptosis (muerte celular programada), pero también se observan en otras funciones no apoptóticas, incluida la secreción apocrina (secreción celular mediante la desintegración de parte de una célula). La formación de ampollas , o zeiosis , es la formación de ampollas.
El crecimiento de la ampolla es impulsado por la presión intracelular (crecimiento anormal) generada en el citoplasma cuando la corteza de actina sufre contracciones de actomiosina. [5] La interrupción de las interacciones entre la membrana y la actina de la corteza [4] depende de la actividad de la miosina-ATPasa [6] La iniciación de la ampolla se ve afectada por tres factores principales: presión intracelular alta, cantidades disminuidas de proteínas enlazadoras de la corteza y la membrana y Deterioro de la corteza de actina. [7] [8] La integridad de la conexión entre la corteza de actina y la membrana depende de qué tan intacta esté la corteza y cuántas proteínas unen las dos estructuras. [7] [8] Cuando esta integridad se ve comprometida, la adición de presión puede hacer que la membrana sobresalga del resto de la célula. [7] [8] La presencia de sólo uno o dos de estos factores a menudo no es suficiente para impulsar la formación de ampollas. [8] La formación de ampollas también se ha asociado con aumentos en la contractilidad de la miosina y aumentos de la actividad local de la miosina. [7] [8]
La formación de ampollas se puede iniciar de dos maneras: 1) mediante rotura local de la corteza o 2) mediante desprendimiento local de la corteza de la membrana plasmática . [9] Esto genera un punto débil a través del cual fluye el citoplasma , lo que lleva a la expansión del abultamiento de la membrana al aumentar el área de superficie mediante el desgarro de la membrana de la corteza, tiempo durante el cual, los niveles de actina disminuyen. [5] El flujo citoplasmático es impulsado por la presión hidrostática dentro de la célula. [10] [3] Antes de que la ampolla pueda expandirse, la presión debe aumentar lo suficiente como para alcanzar un umbral. [8] Este umbral es la cantidad de presión necesaria para superar la resistencia de la membrana plasmática a la deformación. [8]
La formación de ampollas se ha inducido artificialmente en múltiples modelos celulares de laboratorio utilizando diferentes métodos. [11] Al insertar una micropipeta en una célula, la célula se puede aspirar rápidamente hasta que la destrucción de los enlaces entre la corteza y la membrana provoque la formación de ampollas. [11] La rotura de los enlaces entre la corteza y la membrana también ha sido causada por la ablación con láser y la inyección de un fármaco despolimerizante de actina , lo que en ambos casos finalmente provocó la formación de ampollas en la membrana celular. [11] También se demostró que los niveles artificialmente aumentados de contractilidad de la miosina inducen la formación de ampollas en las células. [11] Se ha demostrado que algunos virus, como el poxvirus Vaccinia , inducen la formación de ampollas en las células cuando se unen a las proteínas de la superficie. [12] Aunque el mecanismo exacto aún no se comprende completamente, este proceso es crucial para la endocitosis del virión y la posterior infección. [12]
Las ampollas son una de las características definidas de la apoptosis . [6] Durante la apoptosis (muerte celular programada), el citoesqueleto de la célula se rompe y hace que la membrana se abulte hacia afuera. [13] Estas protuberancias pueden separarse de la célula, llevándose consigo una porción del citoplasma , y se conocen como ampollas apoptóticas. [14] Las células fagocíticas eventualmente consumen estos fragmentos y los componentes se reciclan.
En la apoptosis se reconocen dos tipos de ampollas. Inicialmente, se forman pequeñas ampollas superficiales. Durante las etapas posteriores, pueden aparecer las llamadas ampollas dinámicas más grandes, que pueden transportar fragmentos de orgánulos más grandes, como partes más grandes del núcleo de la célula apoptótica fragmentada . [15]
Junto con los lamellipodios , las ampollas desempeñan un papel importante en la migración celular . [7] [11] Las células migratorias pueden polarizar la formación de ampollas, por lo que las ampollas solo ocurren en el borde anterior de la célula. [7] [11] Una célula en movimiento 2D puede utilizar moléculas adhesivas para ganar tracción en su entorno mientras se forman ampollas en el borde de ataque. [7] [11] Al formar una ampolla, el centro de masa de la célula se desplaza hacia adelante y se logra un movimiento general del citoplasma. [7] También se sabe que las células logran un movimiento basado en ampollas 3D a través de un proceso llamado chimenea. [7] [11] En este proceso, las células ejercen presión sobre los sustratos superior e inferior apretándose, lo que provoca que crezca una ampolla en el borde de ataque y que la célula tenga un movimiento neto hacia adelante. [7] [11]
La secreción apocrina es el modo de secreción de las glándulas exocrinas en el que las células secretoras acumulan material en sus extremos apicales y este material luego brota de las células. En muchos aspectos, puede verse como apoptosis de parte de una célula. El proceso de secreción generalmente se inicia con la acumulación de gránulos secretores en una ampolla apical (también llamada " hocico apical ") de la célula, que posteriormente se desintegra para liberar gránulos secretores en la luz.
Las ampollas también tienen funciones importantes en otros procesos celulares, incluida la locomoción celular, la división celular y el estrés físico o químico. Se han observado ampollas en células cultivadas en ciertas etapas del ciclo celular. Estas ampollas se utilizan para la locomoción celular en la embriogénesis . [16] Los tipos de ampollas varían mucho, incluidas variaciones en las tasas de crecimiento, el tamaño, el contenido y el contenido de actina de las ampollas . También juega un papel importante en las cinco variedades de necrosis , un proceso generalmente perjudicial. Sin embargo, los orgánulos celulares no se diseminan formando ampollas necróticas.
En 2004, se demostró que una sustancia química conocida como blebbistatina inhibe la formación de ampollas. [18] Este agente se descubrió en una prueba de detección de inhibidores de moléculas pequeñas de la miosina IIA no muscular . [18] La blebbistatina inhibe alostéricamente la miosina II uniéndose cerca del sitio de unión de actina y del sitio de unión de ATP. [19] Esta interacción estabiliza una forma de miosina II que no está unida a la actina, lo que reduce la afinidad de la miosina con la actina . [18] [19] [20] [21] Al interferir con la función de la miosina, la blebbistatina altera las fuerzas contráctiles que inciden en la interfaz citoesqueleto -membrana y previene la acumulación de presión intracelular necesaria para la formación de ampollas. [8] [18] [19] [20] [21] La blebbistatina ha sido investigada por sus posibles usos médicos para tratar la fibrosis , el cáncer y las lesiones nerviosas . [19] Sin embargo, se sabe que la blebbistatina es citotóxica , fotosensible y fluorescente , lo que lleva al desarrollo de nuevos derivados para resolver estos problemas. [19] Algunos derivados notables incluyen azidoblebbistatina, para -nitroblebbistatina y para -aminoblebbistatina. [19]
