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5.3 El ciclo celular in vitro: el «Límite de Hayflick»

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Cuando se inició la técnica de mantener células en cultivo, para así facilitar los estudios experimentales, se creía que cualquier población celular de mamíferos podía crecer indefinidamente si se proporcionaban las condiciones apropiadas al medio de cultivo. Esto se ha visto que no es correcto, por el contrario, las células tienen una capacidad de proliferación limitada (salvo las germinales y tumorales).

La primera gran aportación en el campo de la investigación del envejecimiento in vitro la realizaron Hayflick y Moorhead (1961). Estos autores obtenían fibroblastos humanos fetales procedentes de biopsias (pulmón) y los cultivaban. Definieron las etapas por las cuales pasaban los cultivos celulares, fases que en la actualidad se han extendido a todos los tipos celulares in vitro.

  • Fase I. Es el momento de establecimiento del cultivo primario (sembrado) de células.
  • Fase II. Es el periodo más largo y comprende el crecimiento multiplicativo por mitosis de las células. Éste es el periodo en el cual se cuentan las divisiones celulares.
  • Fase III. Es el momento en el cual el cultivo celular entra en fase de senescencia por agotamiento, las células ya no se dividen y tras un periodo variable de tiempo mueren.

Los fibroblastos fetales en cultivo crecen a un ritmo constante de divisiones mitóticas (Fase II), pero con el tiempo se reduce el ritmo de divisiones y cesa completamente tras un rango de 45-55 divisiones (Fase III). Esta investigación pionera describiendo el número finito de divisiones (conocido desde entonces como el “límite de Hayflick”) fue el inicio de una revolución en el recién estrenado mundo del envejecimiento celular (Figura 3).

 

figura_5.3

Figura 3. Modelo de los experimentos de análisis de la proliferación celular in vitro realizados por Hayflick y sus colaboradores. Un modo relativamente fácil de observar la capacidad proliferativa de los fibroblastos es comparar los fibroblastos femeninos y los masculinos gracias a la presencia o ausencia del cromosoma Y. Si tomamos un pool de fibroblastos masculinos que ya han pasado por 40 duplicaciones y los co-cultivamos con otro pool de fibroblastos femeninos que sólo han pasado por 10 ciclos mitóticos observaremos que pasado un número de duplicaciones en la placa de Petri donde habíamos continuado el cultivo sólo masculino ya todos han sido eliminados por muerte celular. Pero en la placa que contenía sólo fibroblastos femeninos observamos que aún el pool se sigue dividiendo, pues originariamente sólo había pasado por 10 divisiones. En la placa de Petri, donde habíamos co-cultivado ambos tipos de fibroblastos, observamos que sólo quedan los femeninos (adaptada de Hayflick, 1998).

 

Tras los estudios con fibroblastos fetales, estos autores analizaron fibroblastos de recién nacidos, adultos y viejos observando que dichas células tenían menor capacidad proliferativa a medida que las personas envejecían. Es decir, la edad del donante correlacionaba negativamente con la capacidad proliferativa. Finalmente, los estudios comparativos de células de diferentes especies muestran que el número de divisiones que alcanzan correlaciona, de forma directa, con la longevidad de la especie de la cual se obtienen las células (Figura 4). Los experimentos posteriores efectuando trasplantes cruzados de núcleos y citoplastos, mostraron que el “reloj mitótico” se encontraba en el núcleo celular (como estudiaremos más adelante).

figura_5.4

Figura 4. En el eje de abscisas figura la capacidad proliferativa de los fibroblastos in vitro y en el eje de ordenadas la longevidad de la especie donante. Los valores en los ejes representan valores logarítmicos. Obsérvese que hay una correlación positiva entre la longevidad de la especie y la capacidad proliferativa de sus fibroblastos. Las barras horizontales indican la desviación típica (adaptado de Holliday, 1995).

 

Se puede decir que los fibroblastos de los niños se comportan como células proliferativas para asegurar el desarrollo. Están en un continuo proceso proliferativo para de esta manera asegurar el correcto incremento en masa corporal asociado al crecimiento y la maduración. Además de proliferar estas células se encargan de sintetizar los diversos componentes de la matriz extracelular ya sean proteoglicanos o elementos fibrilares (colágeno, elastina o reticulina).

En los adultos, en condiciones normales, su papel proliferativo es menos importante y adquiere mayor preponderancia su papel de síntesis y mantenimiento de los componentes de la matriz extracelular. Se puede decir que en esta fase los fibroblastos in vivo son células quiescentes y si se produjera una lesión, entonces comenzarían una fase proliferativa para asegurar la reparación tisular. Ya en las personas ancianas, como consecuencia del envejecimiento, los fibroblastos limitan mucho su capacidad proliferativa y de síntesis y cuando mueren por finalización de su ciclo vital, ya no son reemplazados por nuevos fibroblastos. Ahora analizaremos los procesos por los cuales las células son eliminadas.

Copyright 2014, por los autores de los cursos. Cite/attribute Resource. 5.3 El ciclo celular in vitro: el «Límite de Hayflick». (2011, March 30). Retrieved March 28, 2017, from OCW Universidad de Cantabria Web site: http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/biogerontologia/materiales-de-clase-1/capitulo-5.-bases-celulares-del-envejecimiento/5.3-el-ciclo-celular-in-vitro-el-ablimite-de. Esta obra se publica bajo una licencia Creative Commons 4.0. Creative Commons 4.0