La glía limitante , o la membrana limitante glial , es una barrera delgada de procesos del pie de astrocitos asociados con la lámina basal parenquimatosa que rodea el cerebro y la médula espinal . Es la capa más externa del tejido neural , y entre sus responsabilidades está la prevención de la migración excesiva de neuronas y neuroglia , las células de sostén del sistema nervioso, hacia las meninges . La glía limitante también juega un papel importante en la regulación del movimiento de pequeñas moléculas y células en el tejido cerebral.trabajando en conjunto con otros componentes del sistema nervioso central (SNC) como la barrera hematoencefálica (BBB) . [1]
Glia limitans | |
---|---|
Detalles | |
Partes | Astrocito , Lámina basal |
Identificadores | |
latín | Glia limitans |
Identificación de NeuroLex | nlx_subcell_100209 |
Términos anatómicos de la neuroanatomía [ editar en Wikidata ] |
Ubicación y estructura
Los pies perivasculares de los astrocitos forman una estrecha asociación con la lámina basal del parénquima cerebral [2] para crear la glía limitante. Esta membrana se encuentra profunda a la piamadre y el espacio subpial y rodea los espacios perivasculares ( espacios de Virchow-Robin). Cualquier sustancia que ingrese al sistema nervioso central desde la sangre o el líquido cefalorraquídeo (LCR) debe atravesar la glía limitante.
Las dos clasificaciones diferentes de membrana limitante glial, la glía limitans perivascularis y la glía limitans superficialis, tienen estructuras casi idénticas, sin embargo, se pueden distinguir entre sí por su ubicación dentro del cerebro. La glía limitans perivascularis linda con el espacio perivascular que rodea los vasos sanguíneos parenquimatosos y funciona como un componente de apoyo de la barrera hematoencefálica. Por el contrario, los vasos sanguíneos no parenquimatosos presentes en el espacio subaracnoideo no están cubiertos por la glía limitante. En cambio, todo el espacio subaracnoideo está sellado hacia el tejido nervioso por la glía limitans superficialis. [3] Estas dos partes de la glía limitans son continuas; sin embargo, la convención dicta que la parte que cubre la superficie del cerebro se denomina superficialis, y la parte que encierra los vasos sanguíneos dentro del cerebro se llama perivascularis.
Función
Barrera física
El papel principal de la glia limitante es actuar como una barrera física contra las células o moléculas no deseadas que intentan ingresar al SNC. La glía limitante compartimenta el cerebro para aislar el parénquima de los compartimentos vascular y subaracnoideo. [4] Dentro del cerebro, la membrana limitante glial es un componente importante de la barrera hematoencefálica. Los experimentos que utilizan marcadores densos en electrones han descubierto que los componentes funcionales de la barrera hematoencefálica son las células endoteliales que componen el propio vaso. Estas células endoteliales contienen uniones estrechas altamente impermeables que hacen que los vasos sanguíneos del cerebro no exhiban ninguna de las "fugas" que se encuentran en las arterias y venas en otras partes del cuerpo. [5] A través de experimentos in vivo e in vitro, se demostró que los procesos del pie astrocítico de la glia limitante inducen la formación de las uniones estrechas de las células endoteliales durante el desarrollo del cerebro. [6] El experimento in vivo involucró astrocitos de rata recolectados que se colocaron en la cámara anterior de un ojo de pollo o en la corioalantoides . Los vasos sanguíneos permeables del iris o del corioalantoides se volvieron impermeables a la albúmina azul una vez que ingresaron al bolo de astrocitos trasplantado. En el experimento in vitro, las células endoteliales se cultivaron primero solas y se observó que las uniones estrechas en las réplicas de congelación-fractura eran discontinuas y estaban plagadas de uniones gap . Luego, las células endoteliales del cerebro se cultivaron con astroctitos, lo que dio como resultado uniones estrechas mejoradas y una frecuencia reducida de uniones gap.
La glía limitante también actúa como una segunda línea de defensa contra cualquier cosa que atraviese la barrera hematoencefálica. Sin embargo, debido a que los astrocitos que rodean los vasos están conectados por uniones gap , no se considera parte de la BHE y el material puede pasar fácilmente entre los procesos del pie.
Barrera inmunológica
Los astrocitos de la glía limitante son responsables de separar el cerebro en dos compartimentos principales. El primer compartimento es el parénquima cerebral y de la médula espinal con privilegios inmunitarios. Este compartimento contiene múltiples proteínas inmunosupresoras de la superficie celular, como CD200 y CD95L, y permite la liberación de factores antiinflamatorios. El segundo compartimento es el de los espacios subaracnoideo, subpial y perivascular privilegiados no inmunes. Esta área está llena de factores proinflamatorios como anticuerpos , proteínas del complemento , citocinas y quimiocinas . Los astrocitos de los limitans glia se cree que son el componente del cerebro que secreta las pro- y anti-inflamatorias factores. [1]
Desarrollo
El desarrollo de los procesos celulares de astrocitos largos que son parte integral de la estructura de la glía limitante se ha relacionado con la presencia de células meníngeas en la piamadre. [7] Las células meníngeas son células especializadas similares a fibroblastos que rodean el SNC y los vasos sanguíneos principales. Se ha descubierto que cooperan con los astrocitos en la formación inicial de la glía limitante durante el desarrollo y participan en su mantenimiento continuo durante toda la vida. Se ha encontrado que la destrucción inducida artificialmente de células meníngeas durante el desarrollo del SNC da como resultado la alteración de la matriz extracelular subpial y una ruptura de la glía limitante. [8]
La glía limitante también ha demostrado ser importante en la recuperación del SNC después de lesiones. Cuando se producen lesiones en la superficie del cerebro, las células meníngeas se dividirán y migrarán hacia la lesión, y eventualmente revestirán toda la cavidad de la lesión. Si la lesión ha reducido significativamente la densidad de astrocitos y ha creado espacio dentro del tejido, las células meníngeas invadirán de manera aún más difusa. A medida que las células meníngeas invasoras entran en contacto con los astrocitos, pueden inducir la formación de una nueva glía limitante funcional. La nueva glía limitante formada después de una lesión del SNC suele presentarse como una barrera para la regeneración de axones. [9]
Relevancia clínica
Hay una serie de enfermedades asociadas con problemas o anomalías con la glía limitante. Muchas enfermedades pueden surgir de una ruptura de la glía limitante en la que ya no podrá cumplir su papel funcional como barrera. A continuación se describen dos de las enfermedades más comunes que resultan de una ruptura de la glía limitante.
Distrofia muscular congénita tipo Fukuyama (FCMD)
Las rupturas en el complejo de la glía limitante-lámina basal se han asociado con la distrofia muscular congénita de tipo Fukuyama (FCMD) , que se cree que es el resultado de micropolygyri , o pequeñas protuberancias de tejido nervioso. [10] Aunque el mecanismo subyacente para la formación de estas brechas es en gran parte desconocido, investigaciones recientes han indicado que la proteína fukutina está directamente relacionada con las lesiones en desarrollo. Las mutaciones en la proteína fukutina conducen a un nivel deprimido de su expresión en el cerebro y la médula espinal de los sujetos neonatales, lo que a su vez se ha encontrado que contribuye al debilitamiento de la integridad estructural de la glía limitante. Las células neuronales y gliales migran a través de la barrera debilitada dando como resultado la acumulación de tejido neural en el espacio subaracnoideo. Se teoriza que esta migración anormal, conocida como displasia cortical , es una de las causas principales de FCMD. [11]
Encefalomielitis autoinmune experimental (EAE)
Se ha demostrado que los signos clínicos de encefalomielitis autoinmune experimental (EAE) solo son evidentes después de la penetración de células inflamatorias a través de la glía limitante y al entrar en el parénquima del SNC. La actividad de las metaloproteinasas de la matriz , específicamente MMP-2 y MMP-9, son necesarias para la penetración de la glía limitante por las células inflamatorias. Lo más probable es que esto se deba a la bioquímica de la membrana basal parenquimatosa y los procesos astrocíticos del pie. MMP-2 y MMP-9 son producidas por células mieloides , que rodean a las células T en el espacio perivascular. Estas metaloproteinasas permiten que las células inmunitarias rompan la glía limitante y alcancen el parénquima del SNC para atacar las células parenquimatosas del SNC. Una vez que las células inmunes han alcanzado el parénquima del SNC y el ataque inmunológico está en marcha, las células del parénquima del SNC se sacrifican para combatir la infección. La respuesta autoinmune a EAE conduce a un ataque crónico de oligodendrocitos y neuronas, lo que promueve la desmielinización y la pérdida axonal. En última instancia, esto puede resultar en la pérdida de neuronas del SNC. [3]
Anatomía comparativa
Debido a que la glía limitante cumple una función estructural y fisiológica tan importante en los seres humanos, no es sorprendente que los precursores evolutivos de la membrana limitante glial puedan encontrarse en muchos otros animales.
Los insectos tienen un sistema circulatorio abierto , por lo que no se encuentran vasos sanguíneos dentro de sus ganglios . Sin embargo, tienen una vaina de células gliales perineurales que envuelve el sistema nervioso y exhiben las mismas uniones de oclusión estrechas que son inducidas por la glía limitante en humanos. Estas células actúan como barrera y son las encargadas de establecer gradientes de permeabilidad.
En ciertos moluscos , se observa una barrera de líquido glial-intersticial sin la presencia de uniones estrechas. Los moluscos cefalópodos , en particular, tienen ganglios cerebrales que tienen microcirculación , que a menudo se observa en la composición de organismos superiores. A menudo, las células gliales formarán una vaina sin costuras completamente alrededor del espacio sanguíneo. La barrera consiste en uniones intercelulares zonulares , en lugar de uniones estrechas, con hendiduras formadas por fibrillas extracelulares . Además de la protección de la sangre, se cree que estas barreras exhiben un control local del microambiente alrededor de grupos de neuronas específicos, una función requerida para los sistemas nerviosos complejos. [6]
Se ha descubierto que los monos y otros primates tienen una membrana limitante glial extremadamente similar a la de los humanos. Los estudios en estos animales han revelado que el grosor de la glía limitante no solo varía mucho entre diferentes especies, sino también dentro de diferentes regiones del sistema nervioso central del mismo organismo. Otras observaciones de monos jóvenes y viejos han demostrado que los sujetos más jóvenes tienen membranas más delgadas con menos capas de procesos astrocíticos, mientras que los monos mayores poseen membranas mucho más gruesas. [12]
La investigación actual
A partir de 2011, la investigación se centra en la comunicación bidireccional entre neuronas y células gliales. La comunicación entre estos dos tipos de células permite la conducción axonal, la transmisión sináptica, así como el procesamiento de la información para regular y controlar mejor los procesos del sistema nervioso central. Las diversas formas de comunicación incluyen neurotransmisión , flujos de iones y moléculas de señalización . Recientemente, en 2002, R. Douglas Fields y Beth Stevens-Graham publicaron nueva información sobre el proceso de comunicación neurona-glía. Utilizaron métodos de imágenes avanzados para explicar que los canales iónicos observados en las células gliales no contribuían a los potenciales de acción, sino que permitían que la glía determinara el nivel de actividad neuronal en las proximidades. Se determinó que las células gliales se comunicaban entre sí únicamente con señales químicas e incluso tenían sistemas especializados de señalización de neurotransmisores glial-glial y neurona-glial. Además, se encontró que las neuronas liberan mensajeros químicos en regiones extrasinápticas, lo que sugiere que la relación neuronal-glial incluye funciones más allá de la transmisión sináptica. Se sabe que la glía ayuda en la formación de sinapsis , regula la fuerza de la sinapsis y el procesamiento de la información, como se mencionó anteriormente. El proceso para la liberación de trifosfato de adenosina (ATP), glutamato y otros mensajeros químicos de la glía es objeto de debate y se considera una dirección para futuras investigaciones. [13]
Referencias
- ^ a b Helmut Kettenmann; Bruce R. Ransom (2005). Neuroglia . Oxford University Press EE. UU. págs. 303-305. ISBN 978-0-19-515222-7. Consultado el 20 de marzo de 2011 .
- ^ Saladino, Kenneth S. (2011). Anatomía humana . pag. 358. ISBN 9780071222075.
- ^ a b Engelhardt B, Coisne C (2011). "Los fluidos y las barreras del SNC establecen un privilegio inmunológico al confinar la vigilancia inmunológica a un foso de castillo de dos paredes que rodea el castillo del SNC" . Barreras de fluidos SNC . 8 (1): 4. doi : 10.1186 / 2045-8118-8-4 . PMC 3039833 . PMID 21349152 .
- ^ Alekseǐ Nestorovich Verkhratskiǐ; Arthur Butt (2007). Neurobiología glial: un libro de texto . John Wiley e hijos. pag. 24. ISBN 978-0-470-01564-3. Consultado el 20 de marzo de 2011 .
- ^ Alan Peters; Sanford L. Palay; Henry deF. Webster (1991). La fina estructura del sistema nervioso: neuronas y sus células de soporte . Prensa de la Universidad de Oxford. págs. 292-293. ISBN 978-0-19-506571-8. Consultado el 25 de marzo de 2011 .
- ^ a b Brightman, Milton (1991). "Implicación de la astroglia en la barrera hematoencefálica". En Abbot, Nueva Jersey (ed.). Interacción glial-neuronal . Academia de Ciencias de Nueva York. pag. 633. ISBN 0-89766-680-1.
- ^ Struckhoff, Gernot (1995). "Cocultivos de células meníngeas y astrocíticas: un modo para la formación de la membrana limitante de la glía". En t. J. Devl Neuroscience . 13,6 (6): 595–606. doi : 10.1016 / 0736-5748 (95) 00040-N .
- ^ B. Castellano López; Bernardo Castellano; Manuel Nieto-Sampedro (15 de septiembre de 2003). Función de las células gliales . Publicaciones profesionales del Golfo. pag. 18. ISBN 978-0-444-51486-8. Consultado el 25 de marzo de 2011 .
- ^ Mathias Bähr (2006). Reparación cerebral . Publicaciones profesionales del Golfo. pag. 19. ISBN 978-0-306-47859-8. Consultado el 25 de marzo de 2011 .
- ^ Saito Y, Murayama S, Kawai M, Nakano I (octubre de 1999). "Rompió el complejo de la glía cerebral limitante-lámina basal en la distrofia muscular congénita tipo Fukuyama". Acta Neuropathol . 98 (4): 330–6. doi : 10.1007 / s004010051089 . PMID 10502035 .
- ^ Nakano, Imaharu; Funahashi, M; Takada, K; Toda, T (1996). "¿Son las rupturas en la glía limitans la causa principal de la micropoligiria en la distrofia muscular congénita tipo Fukuyama (FCMD)? - Estudio patológico de la corteza cerebral de un feto FCMD". Acta Neuropathologica . 91 (3): 313–321. doi : 10.1007 / s004010050431 . PMID 8834545 .
- ^ Ennio Pannese (1994). Neurocitología: estructura fina de neuronas, procesos nerviosos y células neurogliales . Thieme. págs. 173-175. ISBN 978-0-86577-456-8. Consultado el 25 de marzo de 2011 .
- ^ Fields, Douglas; Stevens-Graham, B (2002). "Nuevos conocimientos sobre la comunicación Neuron-Glia" . Ciencia . 298 (5593): 556–562. Código Bibliográfico : 2002Sci ... 298..556F . doi : 10.1126 / science.298.5593.556 . PMC 1226318 . PMID 12386325 .