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QUERATINOCITO

Los queratinocitos son las células que forman la mayor parte de la epidermis, en humanos representan en torno al 95 % de las células epidérmicas. Tienen un origen ectodérmico y se organizan formando un epitelio estratificado plano queratinizado, aunque también forman los folículos pilosos. Son células que liberan muy poca matriz extracelular por lo que las membranas celulares de queratinocitos adyacentes suelen estar muy próximas. Esta proximidad se ve favorecida por los numerosos complejos de unión tipo desmosoma que permiten mantener la cohesión y la integridad de la epidermis. La principal familia de proteínas que sintetizan los queratinocitos son las queratinas, un tipo de filamento intermedio del citoesqueleto. Las queratinas son las proteínas estructurales más importantes de los queratinocitos. Forman una red en el citoplama que conecta el entramado perinuclear con desomosomas y hemidesmosomas. Esta familia está formada por al menos 20 genes que se expresan según el estado de diferenciación del queratinocito. Los queratinocitos tienen un ciclo de vida característico desde la parte basal del epitelio donde nacen hasta la más superficial del epitelio donde se cornifican y mueren.

Morfología y diferenciación

La morfología de los queratinocitos no es constante a lo largo de su vida, que en humanos es de aproximadamente un mes. Esto es debido a que desde que nacen hasta que mueren siguen un viaje durante el cual se diferencian y cambian sus características moleculares y su función. Ese proceso ocurre progresivamente desde la parte basal de la epidermis, donde nacen, hasta la parte más superficial, donde mueren y terminan por desprenderse. Las diferencias morfológicas que ocurren en este proceso se manifiestan en forma de capas o estratos, los cuales agrupan a los queratinocitos que se encuentran en un estado de diferenciación similar. Los estratos, desde la parte más interna a la más superficial, son: basal, espinoso, granuloso y córneo. El grosor de estos estratos es variable, excepto el basal que es relativamente constante, y depende de la región del cuerpo considerado. El conjunto de estratos, es decir, la epidermis, puede variar desde unas 50 µm de espesor en las zonas corporales con poco rozamiento hasta más de 1 mm en las zonas como la planta de los pies o de las manos, donde el rozamiento es intenso.

Epidermis

Imágenes de epidermis de distinto grosor: A) piel gruesa de la planta del pie, B) piel gruesa de la palma de la mano, D) piel de grosor medio de la mano, C y E) piel fina de labio. Todas ellas son de rata. Se observa como los estratos que forman los queratinocitos, al diferenciarse, sólo se aprecian en las pieles gruesas, aunque ese proceso de diferenciación también ocurre en las epidermis de piel fina. Esto es debido a que la tasa de proliferación y de generación de nuevos queratinocitos es mucho mayor en las pieles gruesas, donde también se aprecia un estrato córneo muy desarrollado. Las líneas negras indican los estratos basal, espinoso y granular de la epidermis

Estrato basal o germinativo

El estrato basal o germinativo es una capa de una célula de espesor, fundamentalmente formada por queratinocitos, que se encuentra en la parte más interna de la epidermis. Entre los queratinocitos del estrato basal hay otras células de la epidermis como son las células de Merkel y los melanocitos. Los queratinocitos del estrato basal son células polarizadas con una de sus superficies en contacto con la lámina basal, una capa de matriz extracelular que separa el epitelio del tejido conectivo subyacente. Los queratinocitos se unen a la lámina basal mediante hemidesmosomas, complejos moleculares donde se encuentran las moléculas de adhesión integrinas. Esta adhesión permite la estabilidad del epitelio y el control de la división y diferenciación de los queratinocitos.

Las integrinas más abundantes en los queratinocitos son las α2β1, α2β1 y α6β4. Otras se inducen durante procesos de reparación de heridas o ciertas patologías. En la epidermis normal las integrinas se expresan en el estrato basal y en la parte externa de la raíz del folículo piloso. La integrina α6β4 forma parte de los hemidesmosomas, mientras que las otras se encuentran dispersas por las membranas de la céulas. Las integrinas se pueden expresar en estratos suprabasales sólo cuando hay una alta actividad proliferativa.

Epidermis

Estratos en la piel gruesa de la palma de la mano de una rata. Obsérvese cómo va cambiando la morfología de los queratinocitos desde el estrato germinativo o basal hasta el córneo o queratinizado.

En el estrato basal se encuentran las células troncales (células madre adultas) de los queratinocitos, que dan lugar a dan lugar a los queratinocitos de la epidermis interfolicular. Las células troncales tienen una forma de redondeada a columnar, con un tamaño de unas 6 a 10 µm. Son más basófilas que el resto de células epidérmicas debido a su alto contenido en ribosomas. Poseen numerosos filamentos intermedios y melanosomas, orgánulos con melanina, en torno al núcleo. Las células troncales son indiferenciadas y pueden dividirse por mitosis para a) dar dos células troncales, b) diferenciarse y dar una célula progenitora y una célula troncal, c) producir dos células progenitoras. Las células progenitoras de queratinocitos pueden dividirse varias veces más para finalmente diferenciarse todas ellas en queratinocitos, por lo que surgen numerosos queratinocitos a partir de una sola célula troncal. También hay células troncales en el folículo piloso que pueden dar, además de queratinocitos, células del folículo piloso o células sebáceas, mientras que las que se encuentran en el estrato basal de la epidermis sólo darán queratinocitos.

La tasa de proliferación y diferenciación de las células troncales varía en función de las necesidades de reemplazo de la epidermis y depende de otras circunstancias como heridas, rozamientos, etcétera. Suele haber una célula troncal por cada 35000 queratinocitos. Las figuras mitóticas que se observan en el estrato basal de la epidermis son mayormente debidas a la actividad de las células progenitoras (células de amplificación transitorias), puesto que las células troncales se dividen poco en condiciones normales. El contacto de los queratinocitos con la lámina basal parece ser un elemento regulador importante de la proliferación que se produce en este estrato. Cuando las integrinas, proteínas de adhesión que unen las células a la lámina basal, pierden el contacto con la lámina basal la célula migra hacia la parte superficial y cesa la proliferación, comenzando además el proceso de diferenciación y migración hacia la superficie de la epidermis. Se ha demostrado que las células progenitoras son menos adhesivas a la lámina basal que las madre, al cambiar la expresión del tipo de integrinas.

Los queratinocitos del estrato basal son los responsables de la síntesis de parte de la propia lámina basal. Pueden sintetizar y liberar colágeno tipo IV y laminina V. Además, las integrinas que se encuentran en los hemidesmosomas no son sólo para el anclaje de los queratinocitos, sino también para la organización de la propia lámina basal.

Estrato espinoso

Inmediatamente superficial al estrato basal está el estrato espinoso. Este estrato está formado por queratinocitos con aspecto más o menos poliédrico y de unas 10 a 15 µm de diámetro, más grandes que los del estrato basal, con un citoplasma más eosinófilo y con uno o dos nucléolos muy patentes. En el citoplasma se pueden observar numerosos haces de filamentos de queratina, denominados tonofilamentos, que se ensamblan en filamentos visibles al microscopio óptico denominados tonofibrillas, las cuales ayudan a la eosinofilia del citoplasma. En este estrato los queratinocitos se llaman espinosos porque poseen desmosomas y uniones adherentes que se disponen de manera radial estableciendo contactos entre células contiguas y que están conectados mediante las tonofibrillas. Las proteínas de adhesión en estos complejos de unión son las cadherinas. Estos contactos se asemejan a espinas cuando se observan al microscopio. También existen entre los queratinocitos uniones en hendidura que favorecen la sincronización de la diferenciación entre los queratinocitos recién formados y que han perdido el contacto con la lámina basal.

Los queratinocitos expresan queratinas como proteínas características en su citoplasma. La expresión del tipo de queratinas cambia a medida que los queratinocitos se desplazan hacia la superficie. Así, el abandono del estrato basal supone el cambio de expresión de las queratinas K5 y K14 por las K1 y K10. Hacia la parte más superficial del estrato espinoso los queratinocitos adquieren una morfología más aplanada, lo que se atribuye al cambio progresivo en el tipo de queratinas sintetizadas, y a su interacción con otras proteínas como la filagrina y los complejos de unión.

El estrato espinoso es más ancho en las zonas sometidas a rozamientos puesto que los queratinocitos de este estrato están fuertemente cohesionados mediante complejos de unión, lo que favorece la resistencia de la epidermis.

Estrato granuloso

En las capas más superficiales del estrato espinoso los queratinocitos cambian su expresión génica y empiezan a sintetizar gránulos de querato-hialina, formándose el estrato granuloso. Este estrato es relativamente delgado, de unas 15 µm, y con queratinocitos muy aplanados con numerosos gránulos de querato-hialina. Estos gránulos tienen forma poligonal, no están rodeados de membrana, son altamente basófilos y están constituidos por proteínas como la filagrina y tricohialina, las cuales estimulan la aglomeración de los tonofilamentos. Esta agrupación de los filamentos intermedios va aumentando, refuerza la barrera cutánea, y marca el inicio de la cornificación o queratinización.

También en el estrato granuloso se observan los cuerpos lamelares (cuerpos de Odlan, queratinosomas o gránulos rodeados de membrana). Estos cuerpos no están en las capa germinal y empiezan a aparecer en el estrato espinoso de forma progresiva, alcanzando su máximo desarrollo en el estrato granuloso. Son orgánulos formados por pilas de láminas de lípidos, de 100 a 300 nm, con una estructura interna lamelar. Estos orgánulos se fusionan con la membrana plasmática y su contenido se libera al espacio extracelular. Su función la realizan en el estrato córneo y están relacionados con los procesos de descamación y con la formación de la capa de impermeabilidad.

Queratinocitos

Esquema donde se muestra el proceso de maduración de los queratinocitos, desde el estrato germinativo hasta el estrato córneo. (Modificado de Eckert y Rorke, 1989).

Otra estructura típica de queratinocitos del estrato granuloso es una estructura denominada envuelta. Estas células sufren la degradación de su núcleo y orgánulos, mientras su citoplasma está prácticamente lleno de queratina. Durante las últimas etapas de la diferenciación celular se produce un aumento de la permeabilidad al calcio y a otros iones, lo cual dispara la activación de las transglutaminasas, ayudadas por la proteína involucrina y loricrina, que provocan la formación de una estructura proteica bajo la membrana plasmática denominada envuelta. Esta estructura va creciendo en grosor a medida que el queratinocito degenera y es importante para organizar los filamentos de queratina paralelos a la superficie de la epidermis, que se van produciendo en el interior del queratinocito, y para enlazar dichos filamentos a los depósitos lipídicos extracelulares de los cuerpos lamelares. Los cuerpos lamelares son vesículas que se originan en el aparato de Golgi. Contienen lípidos polares, glicoesfingolípidos, esteroles libres, fosfolípidos, y enzimas catabólicas. Los cuerpos lamerales se exocitan y sus componentes son modificados externamente para organizar capas paralelas a la superficie. La envuelta celulara de lípidos sirve como andamiaje para ello. Tras la transformación quedan sobre todo ceramidas, ácidos grasos, y colesterol.

En el estrato granuloso se forman uniones estrechas entre los queratinocitos, lo que ayuda establecer una barrera sellada. Estos complejos de unión sellan capas celulares de queratinocitos permitiendo sólo el paso de moléculas de pequeño tamaño e iones. Los queratinocitos de la capa granular mueren finalmente por un proceso denominado cornificación, que es diferente al de apoptosis, y se convierten en una célula cornificada anuclear. En la cornificación participan proteínas como la loricrina e involucrina, las cuales forman agregados cada vez mayores que terminan por destruir el núcleo y los orgánulos celulares. Pero antes de morir los queratinocitos sintetizan proteínas y lípidos que contribuyen a la creación de la barrera más superficial de la epidermis. El entramado proteico intracelular, junto con los desmosomas, forma el denominado corneodesmosoma, crucial para formar la barrera superficial.

Estrato lúcido

Es una capa de transición entre el estrato granuloso y el córneo. Se encuentra en las zonas donde hay un mayor rozamiento, como la planta de los pies.

Estrato córneo

Está formado por los queratinocitos degenerados que algunos autores denominan corneocitos. Están conectadas por desmosomas (corneodesmosomas) y embebidas en una matriz extracelular enriquecida en lípidos no polares organizados en capas. En la última etapa, los corneocitos pierden el núcleo, se llenan de queratina, y se rodean por una capa celular cornificada formada por una envuelta de proteínas entrelazadas, además de por una envuelta de lípidos unidos covalentemente. La envuelta celular de lípidos es una estructura a modo de membrana que reemplaza a la membrana plamática. Los lípidos no polares extracelulares forman una matriz hidrofóbica. La envuelta proteica está formada por involucrina, loricrina, tricohialina, y por proteínas ricas en prolina. La transglutaminasa I es importante para la formación de esta envuelta celular.

El grosor de esta capa depende del grosor general de la epidermis, de manera que cuantos más queratinocitos se produzcan más grueso será el estrato córneo. La muerte celular de las células del estrato granuloso provoca la pérdida progresiva de desmosomas a lo largo del estrato córneo, lo que conlleva descamación o desprendimiento de los restos celulares. La filagrina agrega a la queratina en haces muy prietos, lo que provoca que la célula colapse en una forma aplanada. Filagrina y queratina constituyen juntas el 80 al 90 % de la masa proteica de la epidemis. Los lípidos de los cuerpos lamelares liberados en el estrato granuloso van modificándose extracelularmente y en el estrato córneo están formados por un 50% de ceramidas, el 25 % son colesterol y el resto ácidos grasos libres y algunas enzimas antimicrobianas. Hay muy pocos fosfolípidos en comparación con otros estratos.

Es esta capa la que protege frente a la desecación, patógenos y daños físicos y químicos. El procesamiento extracelular de lípidos en los cuerpo lamerales es importante para la epidermis. Por ejemplo, el glicerol que se forma a partir de los lípidos es un agente hidratante. Los ácidos grasos libres contribuyen a la acedez de este estrato, pH que en humanos es próximo a 5. Este valor es importante porque regula la actividad de diversos enzimas que se localizan en este estrato. Por último, la conversión de colesterol sulfato a colesterol es importante para regular el proceso de descamación. Estos lípidos secretados se organizan formando una serie de estratos continuos que hacen posible la impermeabilidad.

FUNCIONES

Los queratinocitos forman la epidermis de la piel y la principal función de la piel es crear una barrera entre el medio externo y el interno del organismo. Protege al organismo frente a daños mecánicos, luz ultravioleta, sustancias químicas y abrasiones. Es muy importante el papel de la epidermis a la hora de evitar la desecación y frente a patógenos. Además, es un tejido muy activo en la reparación tras una herida.

Barrera frente a desecación

Esta función reside sobre todo en el estrato córneo. Se hace el símil de que al igual que una pared hecha de ladrillos y mortero protege, también lo hace este estrato hecho de queratinocitos (ladrillos) y lípidos extracelulares (mortero).

Barrera frente a patógenos

La epidermis es la primera barrera que los patógenos tienen que salvar antes de poder entrar en el organismo. Pero además los queratinocitos liberan citocinas inhibidoras que neutralizan patógenos y, cuando hay daños, favorecen la inflamación y activan las células de Langerhans, las cuales son células de la epidermis presentadoras de antígenos.

Pigmentación

La pigmentación de la piel tienen como misión proteger frente a los rayos ultravioleta. La pigmentación depende de la producción de melanina por parte de los melanocitos, unas células muy escasas de la epidermis que se sitúan en el estrato basal y en los folículos pilosos. Los melanocitos se distribuyen de manera dispersa por la epidermis y la melanina que producen la incluyen en unos orgánulos denominados melanosomas. Esta producción y su liberación, además de por factores externos, está controlada en parte por moléculas liberadas de forma paracrina por los propios queratinacitos. Estos orgánulos se distribuyen por su citoplasma y por las prolongaciones citoplasmáticas que emiten entre los queratinocitos. El color final de la piel depende sobre todo de la producción de melanosomas y de su distribución. Un color homogéneo y más oscuro se debe a que los melanosomas son exocitados y captados por los queranitocitos próximos a los melanosomas. Se estima que cada melanocito surte de melanosomas a un promedio de unos 45 queratinocitos. Una vez captados los melanosomas, los queratinocitos se desplazan hacia las capas superiores donde la melanina se irá acumulando, incluso en la capa de estrato córneo. Así, la pigmentación de la piel depende de la cantidad de melanosomas que contengan los melanocitos y la que contengan los queratinocitos.

Reparación de heridas

Tras una herida los queratinocitos pasan de un estado sedentario a uno donde se desplazan. Esto parece estar mediado por su desconexión de la membrana basal (pérdida de los hemidesmosomas y cambio en la expresión de integrinas) y por la recepción de citocinas liberadas por otras células. Esto permite a los queratinocitos desplazarse por la superficie de la zona dañada y sellarla.


Bibliografía

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Actualizado: 21-04-2017. 09:55
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