Células madre totipotentes, pluripotentes y unipotentes

Células madre embrionarias humanas
Colonia de células madre embrionarias humanas (pluripotentes) cultivadas en laboratorio
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En fisiología, al hablar de potencia celular nos referimos a la capacidad de una célula para diferenciarse en otros tipos celulares. Una célula en un estado temprano de diferenciación se dice que es inmadura, mientras que una célula en un estado tardío de diferenciación es una célula madura.

La células maduras y diferenciadas suelen ser más activas que las inmaduras, además de tener funciones y características cada vez más específicas. De ahí que al hablar de diferenciación se hable también de especialización celular.

De forma general, las células que tienen capacidad de diferenciarse en otro tipo celular se conocen como células madre. Este tipo de células están presentes en todos los organismos pluricelulares y se pueden clasificar según su nivel de potencia celular.

A mayor cantidad de tipos celulares en los que se puede diferenciar una célula, mayor será su potencia celular.

De mayor a menor:

  • Células madre totipotentes o totipotenciales
  • Células madre pluripotentes o pluripotenciales
  • Células madre multipotentes o multipotenciales
  • Células oligopotentes u oligopotenciales
  • Células unipotentes o unipotentes

Al descender en la escala se pasa de células que son capaces de diferenciarse en cualquier tipo de célula del organismo (totipotencia), a células que solo son capaces de diferenciarse en un tipo celular concreto de un tejido específico (unipotencia).

Células madre y potencia celular
Células madre y potencia celular

Células madre totipotentes

La totipotencia es la capacidad de una célula para diferenciarse en cualquier célula del organismo. En la escala de la potencia celular, la totipotencia representa el máximo potencial de diferenciación.

Ejemplos de células madre totipotentes son las esporas y los cigotos.

En el ser humano y otros mamíferos, todas las células del individuo adulto provienen de una primera célula totipotente formada tras la la fecundación del óvulo por un espermatozoide.

En las primeras horas del embarazo, esta primera célula se divide por mitosis en otras células idénticas hasta formar la mórula, una masa de células madre totipotentes indiferenciadas.

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Las células totipotenciales del cigoto son capaces de diferenciarse en cualquier célula embrionaria y en también en células extraembrionarias (por ejemplo, trofoblastos).

Las células del embrión, ya diferenciadas de las del cigoto, son células madre pluripotentes, pues pueden diferenciarse en otras células embrionarias, pero a diferencia de las células del cigoto, no se pueden diferenciar en células extraembrionarias.

Es decir, las células embrionarias no pueden volver hacia atrás, hacia un estado totipotente de menor diferenciación.

No obstante, en diversos experimentos se ha conseguido la formación de células totipotentes a partir de células completamente diferenciadas, entre otros métodos, mediante la inhibición de la actividad del CAF-1 (chromatin assembly factor-1).

Células madre pluripotentes

En biología celular, la pluripotencia se refiere a las células madre que son capaces de diferenciarse en cualquier célula embrionaria. En el ser humano, las células pluripotentes pueden diferenciarse en células de cualquiera de las tres capas germinativas del embrión, que son:

  • endodermo: dará lugar al aparato digestivo, pulmones, etc.
  • mesodermo: músculo, hueso, sangre, aparato urogenital, etc.
  • ectodermo: sistema nervioso, epidermis, etc.

De forma artificial se puede inducir la formación de células madre pluripotentes a partir de células adultas mediante la activación de ciertos genes y factores de transcripción. Estas células madre pluripotenciales inducidas presentan características de pluripotencia similares a las células madre embrionarias (nobel de Fisiología o Medicina 2012).

La pluripotencia se considera un proceso continuo. Desde la célula madre embrionaria, que es la célula pluripotente tomada como referencia, se van formando líneas celulares pluripotentes, pero con una pluripotencia incompleta, pues tienen capacidad para diferenciarse en células de diversos tipos y tejidos, pero no de cualquier tipo y tejido como las células madre embrionarias.

Células madre multipotentes

La multipotencia es la capacidad de una célula madre para diferenciarse en varios tipos celulares concretos. Por ejemplo, la célula madre mesenquimal puede diferenciarse en adipocitos y osteocitos.

Al igual que con la pluripotencia, la multipotencia es un fenómeno continuo. En general, se consideran multipotentes aquellas células que se pueden diferenciar en células de diferentes tejidos.

En el ser humano se encuentran células multipotentes principalmente en el cordón umbilical, en el tejido adiposo, en la médula ósea, en células cardíacas y en las células madre mesenquimáticas (presentes en el tercer molar, se pierden alrededor de los 8-10 años con la calcificación de los molares).

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Por ejemplo, la célula madre hematopoyética, también conocida como hemocitoblasto, es una célula madre multipotencial. Puede diferenciarse en todas las células sanguíneas (linfocitos, monocitos, neutrófilos), pero también en ciertas células no-sanguíneas, como los macrófagos o los mastocitos del tejido conectivo.

Las células madre mesenquimales se pueden diferenciar en osteoblastos, condrocitos y adipocitos. Por su parte, las células madre cardíacas se pueden diferenciar en cardiomiocitos, células de la musculatura lisa y en células del endotelio vascular.

Células multipotentes en la hematopoyesis
Hematopoyesis: de células multipotentes a células maduras

Oligopotencia

Las células oligopotentes se definen como células progenitoras que se pueden diferenciar en varios tipos celulares pero limitados a un solo linaje. Por ejemplo, son oligopotentes el precursor común mieloide y el precursor común linfoide del linaje hematopoyético.

Unipotencia

Las células unipotentes son aquellas que se pueden diferenciar en un único tipo de células. Por ejemplo, los osteoblastos se diferencian en osteocitos.

No obstante, no está muy claro si existen las células verdaderamente unipotentes. Por ejemplo, los hepatoblastos se pueden diferenciar en hepatocitos, las células mayoritarias del hígado, pero también en colangiocitos, que son las células que recubren el conducto biliar. Los hepatoblastos serían células bipotentes.

Células progenitoras y células precursoras

Las células madre multipotentes también se conocen como células progenitoras. Estas son células madre con cierto grado de diferenciación pero activadas para diferenciarse en un linaje celular concreto.

Tanto para las células oligopotentes como para las unipotentes, también se utiliza el término células precursoras. Estas células se suelen nombrar con el sufijo -blasto. Por ejemplo, mieloblasto y linfoblasto.

No obstante, es muy habitual que ambos términos, progenitoras y precursoras, se utilicen de forma indistinta o intercambiable, por lo que es preferible referirse a la potencia celular si se quiere ser preciso.

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Referencias
  1. Ishiuchi T. et al. (2015). Early embryonic-like cells are induced by downregulating replication dependent chromatin assembly. Nature Structural & Molecular Biology 22(9): 662–671. doi:10.1038/nsmb.3066. PMID 26237512.
  2. Ohgushi H, Arima N, Taketani T (Diciembre 2011). Regenerative therapy using allogeneic mesenchymal stem cells. Nippon Rinsho 69 (12): 2121–7. PMID 22242308.
  3. Cristina de Martos (2008). El origen de las células cardiacas. El Mundo Salud.