Atlas de histología vegetal y animal
Inicio / Listado de células / Mastocito

Tipos celulares

MASTOCITO

CÉLULA CEBADA

Los mastocitos son células que abundan en los tejidos conectivos propios, derivan de células mieloides y poseen numerosos gránulos en su interior con sustancias como la histamina y la heparina. Los mastocitos están relacionados con el sistema inmune, más concretamente con las reacciones de hirpersensibilización y alérgicas. Probablemente son células filogenéticamente antiguas ya que se encuentran en todas las especies con circulación sanguínea. Tienen un aspecto redondeado y sus gránulos presentan metacromasia (adquieren un color diferente al del colorante).

Fueron descubiertas por Paul Ehrlich a finales de 1800 como células que se teñían con la anilina y con gránulos metacromáticos en su citoplasma. Las llamó "Mastzellen" (en alemán, bien alimentadas) ya que pensaba que sus granos eran restos de un proceso fagocítico de alimentos que tomaban del tejido donde se encontraban. Desde entonces los mastocitos se han encontrado en prácticamente todos los grupos de vertebrados, incluidos algunos grupos de peces.

1. Morfología

Al microscopio óptico los mastocitos presentan una forma redondeada u ovoide y en humanos su diámetro varía entre 8-20 micrómetros dependiendo del órgano examinado. El núcleo no es lobulado y ocupa una posición central, pero lo más característico de este tipo celular es su citoplasma cargado de gránulos con propiedades metacromáticas. Es decir, que tienen capacidad de virar el color del colorante con que se tiñen, por ejemplo, cuando se usa azul de toluidina o azul de metileno los granos se observan de color rojizo. Esto se debe a su contenido en heparina, un glicosaminoglicano sulfatado.

Mastocitos

Mastocitos, de color púrpura, en la dermis de la piel de cerdo. La tinción es con azul de touidina pero los gránulos de los mastocitos presentan metacromasia y dan al citoplasma el aspecto púrpura.

Al microscopio electrónico se observan microvellosidades o pliegues ondulados en la superficie celular. Poseen pocas mitocondrias, perfiles de retículo endoplasmático cortos y numerosos ribosomas libres. Sus gránulos secretores, con aproxidamente 1.5 µm de diámetro, están rodeados de membrana y su contenido muestra un aspecto diferente dependiendo de la especie y de su contenido. Por ejemplo, tiene un aspecto granulado fino en el caso de los roedores, mientras que aparece en forma de laminillas concéntricas en humanos. También a microscopía electrónica se observan gránulos de diferentes densidades a los electrones lo que demuestra diferentes contenidos dentro de un mismo mastocito. El aspecto de los gránulos se puede relacionar en ciertos casos con su contenido. Los gránulos con la enzima quimasa tienen un aspecto cristalino u homogéneo en humanos.

Aparte de los gránulos, en el citoplasma hay unas estructuras no rodeadas por membranas llamadas cuerpos lípidos. Éstos son frecuentes en los de humanos, pero son más escasos en los de roedores. Son un centro de almacén del ácido araquidónico.

Los mastocitos de un organismo no forman una población heterogénea. Ya los estudios de microscopía electrónica identificaron gránulos heterogéneos en mastocitos diferentes. Por sus características morfológicas y funcionales se pueden distinguir dos grandes grupos: los denominados mastocitos de los tejidos conectivos, que se localizan en el conectivo de la piel, el peritoneo y serosas de muchos órganos, y los mastocitos de las mucosas que se encuentran sobre todo en las mucosas intestinales y respiratorias. Los mastocitos de los tejidos conectivos se caracterizan por poseer gránulos rojos cuando se tiñen con safranina, posiblemente por poseer una mayor concentración de heparina, mientras que los de la mucosa carecen de ella. Pero estudios funcionales más detallados sugieren que existen más de dos tipos de mastocitos ya que se ha encontrado diferente contenido de proteasas en los gránulos de los mastocitos localizados en el mismo tejido pero en diferentes áreas. Estas características diferentes se consiguen una vez que la célula ha llegado al destino donde realizarán su función.

Mastocitos en el estomago

Mastocitos teñidos (flechas) con azul alcián en la mucosa y en la serosa (flecha inferior) del estómago.

Una clasificación interesante de los mastocitos es la basada en su contenido en proteasas, puesto que de ellas dependerá su función. Los mastocitos de diferentes localizaciones tienen diferentes perfiles de enzimas. En función de estos perfiles los mastocitos humanos se dividen en dos grupos: aquellos que contienen triptasas, los cuales se encontraron en la mucosa del sistema respiratorio y digestivo, y siempre cerca de linfocitos T, y aquellos que contienen triptasa y quimasa, junto con otras enzimas forman otro grupo que se distribuye por la epidermis, submucosa del estómago e intestino, parénquima de los pechos, miocardio, nódulos linfáticos, conjuntiva y sinovio. Posteriormente se ha encontrado otro tipo posee quimasa sin triptasa y habita en la submucosa el intestino y estómago. Sin embargo, cuando se atiende a otras características, como la respuesta a linfocitos T, se pueden distinguir más subtipos de mastocitos. En resumen se puede decir que los mastocitos forman una población heterogénea.

2. Origen y distribución

Por su parecido funcional y morfológico con los leucocitos basófilos se pensó en un principio que se originaban de ellos o de un progenitor mieloide común. Pero en realidad, ya en 1977, se comprobó que los mastocitos parecen originarse de una célula madre progenitora hematopoyética que se encuentra en la médula ósea. Además, y a diferencia del basófilo, el mastocito sale de la médula ósea como célula inmadura agranular, circula por el torrente sanguíneo como célula aún no diferenciada (morfológicamente son leucocitos agranulares.). Por tanto, hay una población de células progenitoras circulantes en el torrente sanguíneo, y también se han encontrado en los ganglios linfáticos. Aunque en ambos casos no son distinguibles morfológicamente. Posteriormente, abandona el torrente sanguíeno y migra al tejido conjuntivo para madurar y realizar su función. La inducción de su diferenciación es por señales locales del tejido. En estos tejidos, las señales más importantes para su diferenciación parecen provenir de los fibroblastos, céulas endoteliales y células reticulares. No todas las células precursoras que abandonan la sangre se diferencian, sino que algunos mastocitos indiferenciados pueden permanecer en los tejidos en tal estado como células de reserva.

La capacidad para residir, moverse e interaccionar con la matriz extracelular de los diferentes tejidos es en parte debido a su adhesión, mediada por integrinas, a proteínas de la matriz extracelular como lamininas, fibronectinas y vitronectinas. En humanos es importante la integrina α4-β1, pero también otras. Por ejemplo, los que están en la mucosa expresan la integrina con subunidad β7. Los mastocitos también se pueden adherir a células epiteliales, fibroblastos o linfocitos, pero estas uniones parecen estar más relacionadas con la comunicación celular. El número de mastocitos en un tejido es relativamente constante en condiciones normales.

Los mastocitos son prácticamente ubicuos y se pueden encontrar en prácticamente todos los tejidos. Los mastocitos maduros diferenciados aparecen en tejidos no patológicos, lo que los distingue de otras células con origen hematopoyético. Son células móviles que se encuentran en todos los tejidos vascularizados concentrándose alrededor de nervios, vasos sanguíneos y linfáticos de pequeño calibre. El mayor número de células cebadas se observa en los tejidos conectivos de la piel (dermis), de las vías urinarias, y de los tractos respiratorio y digestivo (conjuntivos de mucosas y submucosas), es decir, donde los medios interno y el externo del organismo están próximos, y son potenciales puertas de entrada para patógenos. También residen en espacios vulnerables como las articulaciones y el peritoneo. Pero no aparecen en la matriz ósea, cartílago, ni en la córnea, todos ellos tejidos avasculares. En humanos, en la piel, se localizan sobre todo próximos a la epidermis y hay más en las áreas de la piel más periférica como nariz o mejillas que en la región del abdomen. En la piel humana, hay un reservorio de mastocitos progenitores en el conectivo que rodea a los folículos pilosos. El útero es otra zona con muchos mastocitos, los cuales están regulados por las hormonas reproductivas, tanto en el contenido de sus gránulos como en el número. El tejido adiposo es otro centro importante de almacenamiento de progenitores de mastocitos. En el sistema nervioso aparecen sobre todo asociados a las leptomeninges, pero también aparecen en el hipotálamo, tálamo y duramadre de la médula espinal. Puesto que hay un aporte continuado de nuevos mastocitos a los tejidos se cree que la población se mantiene por apoptosis (muerte celular), basada en señales locales del propio tejido. Se ha estimado en humanos que el conjunto de mastocitos podría formar un órgano como el bazo.

Mastocitos en el cáliz renal

Mastocitos teñidos de una coloración más intensa (flechas) tras una tinción general con hematoxilina-eosina. La zona es el cáliz renal.

3. Función

Los mastocitos tienen que ser activados para ejercer su función. Esto puede ocurrir mediante la activación de un receptor de membrana denominado Fc-IR que reconoce fracciones constantes de inmunoglobulinas E. Este receptor también se encuentra en otras células como los basófilos, células de Langerhans y monocitos. Otras moléculas no inmunitarias pueden también activar a los mastocitos, tales como neuropéptidos, sustancias básicas, ciertas drogas como los opiáceos, etcétera. Los mastocitos se caracterizan por poseer una gran cantidad y variedad de receptores en su membrana plasmática que le permiten responder a una gran cantidad de estímulos.

Una vez activados, son probablemente de las primeras células en activarse durante la respuesta inflamatoria, los mastocitos liberan el contenido de sus gránulos, que se denomina degranulación. Hay dos tipos de degranulación, la explosiva, anafiláctica o exocitosis mixta y la degranulación lenta. Durante la degranulación explosiva las membranas de los gránulos se fusionan entre sí y éstas con la membrana plasmática, lo que permite una secreción masiva y puntual, y la formación de canales secretores que permite la secreción de los gránulos situados más profundamente. La degranulación anafiláctica se produce por la agregación de los receptores FCεRI creada por el entrecruzamiento de inmunoglubulinas IgE con antígenos di o multivalentes. Durante este proceso los gránulos se hinchan y pierden densidad. Las membranas de gránulos próximos se fusionan entre sí y con la membrana plasmática, formando grandes compartimentos granulares llamados canales secretores. Esto permite la liberación de grandes cantidades de sustancias en poco tiempo. Se ha comprobado que estas figuras de gránulos fusionados aparecen tres minutos tras la estimulación. Curiosamente, es muy raro encontrar estas imágenes in vivo y la mayor parte de esta descripción se ha estudiado en cultivos celulares. La degranulación lenta libera pequeñas cantidades de contenido granular en espacios de tiempo más prolongados. Este tipo lento es el más frecuente y se encuentra en tejidos infiltrados con inflamación crónica o tumorales, mientras que la rápida sólo se encuentra en respuestas alérgicas. La liberación lenta se descubrió porque había mastocitos con zonas con gránulos vacíos sin observarse fusiones entres éstos y de éstos con la membrana plasmática. Estos mastocitos también presentaban más retículo endoplasmático liso y vesículas más abundantes, las cuales a veces se les veía fusionadas con los propios gránulos. Este tipo de morfología de mastocito activado es la más frecuente en zonas de inflamación crónica. El mecanismo celular de liberación depende del tráfico vesicular. El contenido granular se incluye en pequeñas vesículas que se originan en los gránulos y se fusionan con la membra plasmática mediante exocitosis. Un flujo similar de vesículas de endocitosis que se fusionan con los gránulos mantiene el equilibrio de las membranas. Los procesos de degranulación anafiláctica y lenta tienen propiedades diferentes. El primero es una liberación masiva, no acomodativa y no selectiva en cuanto al tipo de gránulo y contenido que se libera. El segundo es una liberación lenta, puede responder con cambios de intensidad y puede seleccionar qué granulos son vaciados y qué contenido de éstos.

La función de los mastocitos es muy variada y a veces similar a la de otras células inmunitarias como los basófilos, monocitos y neutrófilos. Los mastocitos pueden fagocitar, procesar antígenos, liberar citocinas y liberar sustancias vasoactivas. Son las células en las que se basa las respuestas alérgicas.

Los estudios iniciales, hasta mediados del siglo XX, demostraron que había una correlación entre la cantidad de histamina que un tejido podía liberar y la presencia de mastocitos. La histamina se relacionó entonces con procesos de alergia y anafilaxis, y por tanto los mastocitos debían contener la histamina y estar implicados en esas funciones. Aunque luego se vio que los basófilos también tenían histamina en sus gránulos y por tanto debían tener funciones solapadas.

Sus gránulos citoplasmáticos, además de enzimas, contienen moléculas denominadas mediadores, las cuales actuarán sobre otras células. Se pueden dividir en preformados (mediadores primarios) y en moléculas en forma de precursores que la célula sintetiza según su necesidad (mediadores secundarios). Entre los mediadores primarios se encuentran la histamina, heparina y factores quimiotácticos de eosinófilos y neutrófilos. Entre los secundarios están los derivados de lípidos, del ácido araquidónico, como las prostaglandinas y leucotrienos, y los que no derivan de ellos como diversas interleucinas (3, 4, 5 y 6) y otros factores (activador de plaquetas, de necrosis tumoral, etcétera).

Alergia. Aunque muchas células están involucradas en las respuestas alérgicas los mastocitos son los efectores iniciales. El proceso se inicia cuando sobre la superficie del mastocito los receptores Fc-IR reconocen a los complejos inmunoglublina-E (IgE) - antígeno. Las inmunoglobulinas IgE las genera el organismo ante la presencia de un antígeno que en este caso llamamos alérgeno. El efecto inmediato es la denominada respuesta rápida (en minutos), que consiste en la liberación de los gránulos de los mastocitos, los cuales contienen moléculas proinflamatorias. En muchas reacciones alérgicas hay una segunda fase que comienza a las 2-4 horas y que consiste en la liberación de citocinas y quimiocinas. El efecto de las reacciones alérgicas depende del tejido en el que se produzca la reacción.

Mastocito alergia

Esquema del inicio de las reacciones alérgicas (modificado de Bischoff 2007).

Las reacciones alérgicas pueden ser locales, por ejemplo, en la mucosa nasal provocando rinitis, o en lo pulmones, que resulta en asma, o puede ser general provocando un choque anafiláctico. En general la liberación de histamina y de diversos mediadores lipídicos aumenta la permeabilidad de las paredes vasculares, lo que induce la salida de proteínas plasmáticas al conjuntivo y favorece la formación de edemas. La liberación de leucotrienos inducen la contracción del músculo liso en vías respiratorias. Además, liberan factores quimiotácticos que atraen a eosinófilos y neutrofilos que neutralizarían en parte la reacción debido a la antihistamina que liberan los eosinófilos y la capacidad de defensa de los neutrófilos. Los signos y síntomas típicos de una reacción alérgica son el prurito, el edema de la piel, el eritema cutáneo (enrojecimiento de la piel), la tumefacción de la mucosa nasal y la secreción nasal acuosa, los espasmos y el aumento de la secreción mucosa en vías respiratorias.

Los mastocitos han sido objeto de recientes estudios que sugieren que por su posición estratégica perivascular y perineural, y la gran cantidad de mediadores que presentan sus granos, están involucradas también en el inicio de respuestas inmunes e inflamatorias. En los últimos años se han descubierto una cantidad enorme de receptores que las células cebadas presentan en su membrana así como de mediadores químicos presentes en sus granos. Esto ha hecho que se hayan descubierto al menos 20 patologías de tipo no alérgico en las cuales estas células participan, entre ellas arterioesclerosis, dermatitis atópica, cistitis, migrañas, osteroporosis, soriasis y diversos tumores.


Bibliografía

Bischoff SC. 2007. Role of mast cells in allergic and non-allergic immune responses: comparison of human and murine data.. Nature reviews in inmunology 7: 93-104.

Metcalfe DD, Baram D, Mekori YA. 1997. Mast cells. Physiological reviews 77:1033-1079. Abstract

Molderings GJ. 2010. Mast cell function in physiology and pathophysiology. Biotrend reviews 5:1-12. Descargar el artículo

Sobota W. 2008. Histología (2ª ED.) Ed. Panamericana. ISBN: 9788498351781.


Actualizado: 06-09-2018. 16:34
Atlas de Histología Vegetal y Animal
Depto. de Biología Funcional y Ciencias de la Salud.
Facultad de Biología.
Universidad de Vigo
España

Creative Commons License
Inicio
Mapa del sitio
Novedades
Descargas

Agradecimientos
La célula
Tipos celulares
Microscopio virtual
Técnicas histológicas
Tejidos animales
Tejidos vegetales
Órganos vegetales
Órganos animales