Lámina fibrosa nuclear

Qué es la lámina fibrosa nuclear

La lámina fibrosa nuclear es una malla proteica densa, de entre 10 y 80 nm de espesor según el tipo celular, que se dispone entre la membrana nuclear interna y la cromatina periférica. Constituye, junto con las dos membranas y los complejos del poro, uno de los cuatro componentes estructurales de la envoltura nuclear, y funciona como una suerte de esqueleto interno del núcleo: le confiere forma, resistencia mecánica y estabilidad.

Desde el punto de vista terminológico, "lámina" procede del latín lamĭna (a veces escrito lammĭna), que designaba una plancha o chapa delgada de metal. El vocablo se aplica en anatomía y en histología a cualquier estructura plana y fina: la lámina basal de los epitelios, la lámina cribosa del etmoides o, en este caso, la lámina del núcleo. La imagen es bastante fiel: vista al microscopio electrónico de transmisión, la lámina nuclear aparece como una capa moderadamente electrodensa y continua, interrumpida solo en las zonas ocupadas por los poros nucleares. "Fibrosa" alude a su composición: está formada por fibras proteicas, los filamentos intermedios. Y "nuclear", naturalmente, se refiere a su localización en el núcleo de la célula.

Conviene no confundir la estructura (la lámina nuclear, en singular) con las proteínas que la componen (las laminas, en plural y sin tilde). Esta distinción resulta esencial para entender la literatura médica sobre las laminopatías, el grupo de enfermedades causadas por mutaciones en los genes que codifican dichas proteínas.

Composición y estructura molecular

Las proteínas que forman la lámina nuclear se denominan laminas y pertenecen a la familia de los filamentos intermedios de tipo V. A diferencia de los filamentos intermedios citoplasmáticos (queratinas, vimentina, desmina), las laminas poseen un dominio central en varilla alfa-helicoidal más largo —42 aminoácidos adicionales—, una señal de localización nuclear en el extremo carboxiterminal y un dominio globular con plegamiento de tipo inmunoglobulina. Su peso molecular oscila entre 60 y 80 kilodaltons.

En los mamíferos existen dos grandes tipos de laminas, codificadas por tres genes distintos. Las laminas de tipo B (B1 y B2) se expresan de forma constitutiva en prácticamente todas las células del organismo desde las fases más tempranas del desarrollo embrionario; la lamina B1 está codificada por el gen LMNB1 y la B2 por el gen LMNB2. Las laminas de tipo A (A y C, junto con las variantes minoritarias AΔ10 y C2) proceden de un solo gen, LMNA, por procesamiento alternativo del ARN mensajero, y su expresión está regulada durante el desarrollo: aparecen sobre todo en células diferenciadas. Esta diferencia temporal tiene consecuencias clínicas relevantes, porque las mutaciones en LMNA afectan predominantemente a tejidos sometidos a estrés mecánico, como el músculo estriado y el tejido conectivo.

Los monómeros de lamina se ensamblan en dímeros paralelos mediante la interacción de sus dominios en varilla. Estos dímeros se asocian a su vez en polímeros que forman filamentos de aproximadamente 3,5 nm de diámetro y 380 nm de longitud, dispuestos en una malla bidimensional que tapiza por completo la cara nucleoplasmática de la membrana nuclear interna. La unión de la lámina a la membrana se realiza a través de un conjunto de al menos veinte proteínas transmembrana de la membrana interna —entre ellas la emerina, las proteínas LAP1 y LAP2, el receptor de lamina B (LBR) y la proteína MAN1—, que anclan la red de filamentos a la bicapa lipídica y, simultáneamente, a la cromatina periférica.

Funciones de la lámina nuclear

La lámina nuclear no es un mero andamiaje pasivo. Cumple, al menos, cinco funciones bien establecidas que la convierten en una pieza central de la biología del núcleo.

Soporte mecánico de la envoltura nuclear. La lámina actúa como un amortiguador elástico que protege el núcleo frente a las fuerzas de compresión y deformación que experimenta la célula durante el movimiento, la contracción muscular o la migración tisular. Las células que carecen de laminas funcionales presentan núcleos deformados, lobulados y frágiles, incapaces de resistir el estrés mecánico normal.

Organización de la cromatina. Determinadas regiones del genoma, conocidas como dominios asociados a la lámina (LAD, por sus siglas en inglés), permanecen ancladas a la cara interna de la lámina nuclear. Estos dominios contienen predominantemente heterocromatina —cromatina compactada y transcripcionalmente silenciada—. La lámina contribuye así a establecer la arquitectura tridimensional del genoma y a regular qué genes se expresan y cuáles permanecen inactivos en cada tipo celular.

Regulación de los poros nucleares. La distribución y el número de los complejos del poro nuclear dependen en parte de la lámina subyacente. Los poros se insertan en los huecos de la malla de filamentos, y la integridad de esta malla condiciona la eficacia del transporte de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.

Conexión con el citoesqueleto. A través de los complejos LINC (Linker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton), que atraviesan ambas membranas de la envoltura nuclear, la lámina se conecta físicamente con los filamentos del citoesqueleto en el citoplasma. Esta conexión permite que el núcleo se posicione dentro de la célula, se desplace durante la migración celular y transmita señales mecánicas desde el entorno extracelular hasta el genoma.

Participación en la división celular. Al inicio de la mitosis, las laminas son fosforiladas por quinasas específicas (el factor promotor de la maduración, entre otras), lo que provoca el desensamblaje ordenado de la malla y la disgregación de la envoltura nuclear. Una vez completada la separación de los cromosomas, las laminas se desfosforilan y vuelven a polimerizarse alrededor de la cromatina de las células hijas, reconstituyendo la envoltura. Este ciclo de montaje y desmontaje es indispensable para que la célula se divida correctamente.

Relevancia clínica: las laminopatías

El interés clínico de la lámina nuclear reside en que las mutaciones de los genes que codifican sus proteínas constitutivas —sobre todo del gen LMNA— producen un grupo heterogéneo de enfermedades denominadas laminopatías. A pesar de que la lamina A/C se expresa en la mayoría de las células diferenciadas, las laminopatías afectan de manera preferente a determinados tejidos: el músculo estriado (distrofia muscular de Emery-Dreifuss, miocardiopatía dilatada con defectos de conducción), el tejido adiposo (lipodistrofia parcial familiar de Dunnigan), el sistema nervioso periférico (enfermedad de Charcot-Marie-Tooth tipo 2B1) y, en las formas más graves, múltiples órganos a la vez.

La laminopatía más conocida es el síndrome de progeria de Hutchinson-Gilford, un trastorno extraordinariamente raro (aproximadamente 1 de cada 4 millones de nacidos vivos) en el que una mutación puntual en LMNA genera una forma truncada de lamina A llamada progerina. La progerina permanece anclada de forma permanente a la membrana nuclear interna, deforma progresivamente el núcleo y desestabiliza la envoltura, lo que provoca un envejecimiento acelerado que se manifiesta en la infancia. El descubrimiento de que pequeñas cantidades de progerina se acumulan también en las células de personas sanas a lo largo de la vida ha convertido a la lámina nuclear en un objeto de estudio central para comprender los mecanismos del envejecimiento normal.

Diferenciación con estructuras relacionadas

Conviene distinguir la lámina fibrosa nuclear de otras estructuras con las que comparte nombre o localización. La lámina basal es una capa extracelular de matriz que separa los epitelios del tejido conectivo subyacente; nada tiene que ver con el núcleo ni con los filamentos intermedios. La membrana celular (o membrana plasmática) es la bicapa lipídica que delimita la célula entera, mientras que la lámina nuclear se sitúa exclusivamente en el interior del núcleo, debajo de la membrana nuclear interna. Por último, los filamentos intermedios citoplasmáticos (queratinas, vimentina, neurofilamentos) comparten con las laminas la arquitectura general de filamento intermedio, pero se localizan en el citoplasma y cumplen funciones estructurales diferentes.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra "lámina"?

Procede del latín lamĭna (también escrito lammĭna), que significaba "plancha delgada de metal". El término se incorporó al vocabulario anatómico para designar cualquier estructura fina y aplanada: la lámina basal, la lámina cribosa, la lámina del arco vertebral, etc. En el caso de la lámina nuclear, la metáfora describe con bastante precisión lo que se observa al microscopio electrónico: una capa delgada, continua y moderadamente densa que recubre la cara interna del núcleo como si fuera un revestimiento metálico.

¿Es lo mismo la lámina nuclear que las laminas?

No exactamente. La lámina nuclear (en singular, con tilde) es la estructura: la malla completa de filamentos que tapiza el interior de la envoltura del núcleo. Las laminas (en plural, sin tilde) son las proteínas individuales —lamina A, lamina C, lamina B1, lamina B2— que, al ensamblarse unas con otras y con proteínas accesorias de la membrana, forman dicha malla. La confusión es frecuente porque en español ambos términos son casi homófonos, pero en la literatura científica la distinción es importante.

¿Por qué la lámina nuclear interesa en medicina clínica?

Porque las mutaciones en los genes de las laminas producen un grupo de enfermedades llamadas laminopatías, que afectan al músculo, al tejido adiposo, al sistema nervioso o al envejecimiento en general. La más conocida es la progeria de Hutchinson-Gilford, que causa envejecimiento acelerado en la infancia. El estudio de la lámina nuclear también ha revelado que la acumulación de progerina —una forma anómala de lamina A— interviene en el envejecimiento normal de las células sanas, lo que convierte a esta estructura en una línea de investigación de primer orden en gerontología.

¿Tienen lámina nuclear todas las células?

Todas las células eucariotas (con núcleo) poseen alguna forma de lámina nuclear. Las laminas de tipo B están presentes desde las fases más tempranas del desarrollo y se consideran indispensables para la viabilidad celular. Las laminas de tipo A, en cambio, aparecen solo en células diferenciadas y su expresión varía según el tejido. Las células procariotas (bacterias y arqueas), al carecer de núcleo delimitado por envoltura, no poseen lámina nuclear.

Referencias

1. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. ¿Qué es una célula? MedlinePlus Genetics en español.
2. Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI). Membrana nuclear. Glosario de genética en español.
3. Megías M, Molist P, Pombal MA. La célula: núcleo, envuelta nuclear. Atlas de Histología Vegetal y Animal, Universidad de Vigo.
4. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Progeria. MedlinePlus, enciclopedia médica en español.