Espacio intracelular

Qué es el espacio intracelular

El término une el prefijo latino intra- ("dentro de") con cellula ("celdilla"), el diminutivo de cella que Robert Hooke empleó en 1665 para describir las cavidades del corcho observadas al microscopio. "Intracelular" designa, pues, todo lo que queda dentro de los límites de la célula.

En un adulto sano de unos 70 kg, el agua corporal total se estima en unos 42 litros. De ellos, aproximadamente 28 litros se encuentran repartidos entre los miles de millones de células que componen el organismo. Es el compartimento hídrico más voluminoso del cuerpo, aunque resulta paradójico que sea también el menos accesible a la medición directa: el plasma se puede extraer y analizar con relativa facilidad, pero el contenido intracelular solo se estima de forma indirecta, restando el líquido extracelular del agua corporal total.

Composición del medio intracelular

La composición iónica del espacio intracelular difiere notablemente de la del espacio extracelular. El potasio (K+) es el catión dominante, con concentraciones intracelulares de alrededor de 140 mmol/l, frente a los apenas 4 a 5 mmol/l del plasma. Los aniones principales son los fosfatos orgánicos (sobre todo ATP y otros nucleótidos) y las proteínas, cuya carga neta negativa contribuye al potencial eléctrico de la membrana.

El magnesio intracelular es otra particularidad que no siempre recibe la atención que merece. Gran parte del magnesio del organismo reside dentro de las células, unido a enzimas y a moléculas de ATP. Su concentración libre, la fracción funcionalmente activa, es bastante menor que la total, y su regulación depende de transportadores específicos de membrana. El calcio intracelular libre se mantiene en concentraciones extraordinariamente bajas (del orden de 100 nanomoles por litro) gracias al secuestro activo en el retículo endoplásmico y a las bombas de membrana; pequeñas fluctuaciones de esa cifra bastan para desencadenar señales tan diversas como la contracción muscular o la secreción de neurotransmisores.

Orgánulos y organización funcional

El espacio intracelular no es un medio homogéneo. Las mitocondrias concentran la mayor parte de la producción aerobia de ATP; el retículo endoplásmico rugoso se encarga de la síntesis de proteínas destinadas a la membrana o a la exportación; el retículo endoplásmico liso participa en el metabolismo lipídico y actúa como reservorio de calcio; el aparato de Golgi modifica, empaqueta y clasifica las proteínas antes de distribuirlas a su destino. Cada orgánulo crea, en cierto modo, un subcompartimento interno con su propia composición iónica y su propio pH.

El citosol ocupa cerca del 70 % del volumen celular total. Es un gel acuoso cargado de enzimas, metabolitos intermedios, iones y pequeñas moléculas orgánicas. Aunque el concepto de "líquido intracelular" lo trata a veces como si fuera un charco uniforme, la realidad es que las redes del citoesqueleto y las membranas internas compartimentan el citosol en microdominios con propiedades fisicoquímicas locales diferentes.

Regulación del volumen celular

La membrana plasmática es libremente permeable al agua. Cuando la osmolaridad del líquido extracelular cambia, el agua entra o sale de la célula por ósmosis hasta igualar la tonicidad a ambos lados. Una infusión intravenosa de suero glucosado (hipotónico una vez metabolizada la glucosa) hace que el agua pase al interior de las células, hinchándolas; una solución hipertónica provoca la salida de agua y la célula se arruga.

Las células no son receptoras pasivas de estos cambios. Disponen de mecanismos de regulación del volumen (aumento regulatorio de volumen y disminución regulatoria de volumen) que activan canales y transportadores iónicos para ganar o perder solutos y, con ellos, ajustar el contenido de agua. Esos mecanismos son rápidos, pero no inagotables: una alteración osmótica brusca y sostenida puede superar la capacidad de compensación y provocar daño celular.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra "intracelular"?

Del latín intra ("dentro de") y cellula ("celdilla"). Se popularizó en la biología del siglo XIX conforme los microscopios permitieron distinguir el interior de la célula de su entorno.

¿Es lo mismo espacio intracelular que citoplasma?

No del todo. El citoplasma designa el contenido celular situado entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear, es decir, excluye el núcleo. El espacio intracelular, en cambio, abarca todo lo que está dentro de la membrana celular, incluido el núcleo. La distinción importa cuando se miden volúmenes o se discute la distribución de solutos.

¿Por qué el potasio predomina dentro de las células?

Porque la bomba sodio-potasio ATPasa introduce activamente dos iones de potasio por cada tres de sodio que expulsa. Ese bombeo continuo, que consume hasta un cuarto del gasto energético basal de la célula, mantiene alta la concentración de potasio dentro y baja fuera. El gradiente resultante sostiene el potencial de reposo de la membrana y es indispensable para la excitabilidad nerviosa y muscular.

¿Cómo se mide el volumen del espacio intracelular?

De forma indirecta. Se calcula restando el volumen del líquido extracelular (medido con trazadores que no atraviesan la membrana celular, como el inulina o el bromuro) del agua corporal total (medida con agua tritiada o deuterio). No existe un trazador que se distribuya exclusivamente en el interior de las células y que pueda cuantificarse con facilidad desde el exterior.

Referencias

1. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. Equilibrio hidroelectrolítico. MedlinePlus en español.
2. Manual MSD (versión para profesionales). Balance hídrico y de sodio.
3. Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano. Citoplasma. Glosario de genética del NHGRI.
4. Manual MSD (versión para público general). Introducción al agua corporal.