Pinealocito
pinealocitos son las principales células contenidas en la glándula pineal, situada detrás del tercer ventrículo y entre los dos hemisferios del cerebro. La función principal de los pinealocitos es la secreción de la hormona melatonina, importante en la regulación de los ritmos circadianos. En los humanos, el núcleo supraquiasmático del hipotálamo comunica el mensaje de oscuridad a los pinealocitos y, como resultado, controla el ciclo diurno y nocturno. Se ha sugerido que los pinealocitos se derivan de células fotorreceptoras. Las investigaciones también han demostrado la disminución del número de pinealocitos mediante apoptosis a medida que aumenta la edad del organismo. Hay dos tipos diferentes de pinealocitos, tipo I y tipo II, que se han clasificado en función de ciertas propiedades que incluyen la forma, la presencia o ausencia de plegamiento de la envoltura nuclear y la composición del citoplasma.
Tipos de pinealocitos
Pinealocitos tipo 1
Los pinealocitos tipo 1 también se conocen como pinealocitos claros porque se tiñen con una densidad baja cuando se observan bajo un microscopio óptico y parecen más claros al ojo humano. Se ha identificado mediante investigaciones que estas células de tipo 1 tienen una forma redonda u ovalada y un diámetro que oscila entre 7 y 11 micrómetros. Los pinealocitos tipo 1 suelen ser más numerosos tanto en niños como en adultos que los pinealocitos tipo 2. También se considera que son las células más activas debido a la presencia de ciertos contenidos celulares, incluida una alta concentración de mitocondrias. Otro hallazgo consistente con los pinealocitos tipo 1 es el aumento en la cantidad de lisosomas y gránulos densos presentes en las células a medida que aumenta la edad del organismo, lo que posiblemente indica la importancia de la autofagocitosis en estas células. Las investigaciones también han demostrado que los pinealocitos tipo 1 contienen el neurotransmisor serotonina, que luego se convierte en melatonina, la principal hormona secretada por la glándula pineal.
Pinealocitos tipo 2
Los pinealocitos tipo 2 también se conocen como pinealocitos oscuros porque se tiñen con una alta densidad cuando se observan bajo un microscopio óptico y parecen más oscuros al ojo humano. Según lo indicado por la investigación y la microscopía, son células redondas, ovaladas o alargadas con un diámetro de aproximadamente 7 a 11,2 micrómetros. El núcleo de un pinealocito tipo 2 contiene muchos pliegues que contienen grandes cantidades de retículo endoplásmico rugoso y ribosomas. También se ha encontrado abundancia de cilios y centríolos en estas células tipo 2 de la glándula pineal. Única del tipo 2 es la presencia de vacuolas que contienen 2 capas de membrana. Como las células de tipo 1 contienen serotonina, las células de tipo 2 contienen melatonina y se cree que tienen características similares a las de las células endocrinas y neuronales.
Cintas sinápticas
Las cintas sinápticas son orgánulos que se observan en los pinealocitos mediante microscopía electrónica. Las cintas sinápticas se encuentran en los pinealocitos tanto de niños como de adultos, pero no se encuentran en fetos humanos. La investigación en ratas ha revelado más información sobre estos orgánulos. La proteína característica de las cintas sinápticas es RIBEYE, como lo revela la microscopía óptica y electrónica. En los vertebrados inferiores, las cintas sinápticas sirven como órgano fotorreceptivo, pero en los vertebrados superiores cumplen funciones secretoras dentro de la célula. La presencia de proteínas como Munc13-1 indica que son importantes en la liberación de neurotransmisores. Por la noche, las cintas sinápticas de las ratas parecen más grandes y ligeramente curvadas, pero durante el día parecen más pequeñas y con forma de bastón.
Evolución de los pinealocitos
Una teoría común sobre la evolución de los pinealocitos es que evolucionaron a partir de células fotorreceptoras. Se especula que en los vertebrados ancestrales, los pinealocitos cumplían la misma función que las células fotorreceptoras, como las células de la retina; En muchos vertebrados no mamíferos, las células pineales de la retina todavía son fotorreceptivas activas, aunque estas células no contribuyen a la imagen visual. Existen similitudes estructurales, funcionales y genéticas entre los dos tipos de células. Estructuralmente, ambos se desarrollan a partir del área del cerebro denominada diencéfalo, también el área que contiene el tálamo y el hipotálamo, durante el desarrollo embriológico. Ambos tipos de células tienen características similares, incluidos cilios, membranas plegadas y polaridad. Se puede observar evidencia funcional de esta teoría de la evolución en vertebrados no mamíferos. La retención de la fotosensibilidad de los pinealocitos de lampreas, peces, anfibios, reptiles y aves y la secreción de melatonina por algunos de estos vertebrados inferiores sugiere que los pinealocitos de los mamíferos pueden haber servido alguna vez como células fotorreceptoras. Los investigadores también han indicado la presencia de varias proteínas fotorreceptoras que se encuentran en la retina de los pinealocitos de pollo y pescado. La evidencia genética demuestra que los genes de fototransducción expresados en los fotorreceptores de la retina también están presentes en los pinealocitos.
Más evidencia de la evolución de los pinealocitos a partir de células fotorreceptoras son las similitudes entre los complejos de cintas en los dos tipos de células. La presencia de la proteína RIBEYE y otras proteínas tanto en los pinealocitos como en las células sensoriales (tanto fotorreceptores como en células ciliadas) sugiere que las dos células están relacionadas entre sí evolutivamente. Las diferencias entre las dos cintas sinápticas existen en la presencia de ciertas proteínas, como ERC2/CAST1, y la distribución de proteínas dentro de los complejos de cada célula.
Melatonina
Reglamento
La regulación de la síntesis de melatonina es importante para la función principal de la melatonina en los ritmos circadianos. El principal mecanismo de control molecular que existe para la secreción de melatonina en los vertebrados es la enzima AANAT (arilalquilamina N-acetiltransferasa). La expresión del gen AANAT está controlada por el factor de transcripción pCREB, y esto es evidente cuando las células tratadas con epitalona, un péptido que afecta la transcripción de pCREB, tienen como resultado un aumento en la síntesis de melatonina. AANAT se activa a través de un sistema de proteína quinasa A en el que participa el AMP cíclico (AMPc). La activación de AANAT conduce a un aumento en la producción de melatonina. Aunque existen algunas diferencias específicas de ciertas especies de vertebrados, el efecto del AMPc sobre la AANAT y de la AANAT sobre la síntesis de melatonina sigue siendo bastante consistente.
La síntesis de melatonina también está regulada por el sistema nervioso. Las fibras nerviosas del tracto retinohipotalámico conectan la retina con el núcleo supraquiasmático (SCN). El SCN estimula la liberación de norepinefrina de las fibras nerviosas simpáticas de los ganglios cervicales superiores que hacen sinapsis con los pinealocitos. La noradrenalina provoca la producción de melatonina en los pinealocitos al estimular la producción de AMPc. Debido a que la liberación de noradrenalina de las fibras nerviosas ocurre durante la noche, este sistema de regulación mantiene los ritmos circadianos del cuerpo.
Síntesis
Los pinealocitos sintetizan la hormona melatonina convirtiendo primero el aminoácido triptófano en serotonina. Luego, la serotonina es acetilada por la enzima AANAT y convertida en N-acetilserotonina. La N-acetilserotonina se convierte en melatonina mediante la enzima hidroxiindol O-metiltransferasa (HIOMT), también conocida como acetilserotonina O-metiltransferasa (ASMT). La actividad de estas enzimas es alta durante la noche y está regulada por los mecanismos discutidos anteriormente que involucran a la noradrenalina.
