Las células neuroepiteliales , o células neuroectodérmicas , forman la pared del tubo neural cerrado en el desarrollo embrionario temprano . Las células neuroepiteliales abarcan el espesor de la pared del tubo, conectando con la superficie pial y con la superficie lumenal o ventricular . Están unidos en la luz del tubo por complejos de unión , donde forman una capa pseudoestratificada de epitelio llamada neuroepitelio . [1]
Las células neuroepiteliales son las células madre del sistema nervioso central , conocidas como células madre neurales , y generan las células progenitoras intermedias conocidas como células gliales radiales , que se diferencian en neuronas y glía en el proceso de neurogénesis . [1]
Desarrollo neural embrionario
Desarrollo cerebral
Durante la tercera semana de crecimiento embrionario, el cerebro comienza a desarrollarse en el feto temprano en un proceso llamado morfogénesis . [2] Las células neuroepiteliales del ectodermo comienzan a multiplicarse rápidamente y se pliegan para formar la placa neural , que se invagina durante la cuarta semana de crecimiento embrionario y forma el tubo neural . [2] La formación del tubo neural polariza las células neuroepiteliales al orientar el lado apical de la célula hacia adentro, que luego se convierte en la zona ventricular, y el lado basal está orientado hacia afuera, que contacta con el pial o superficie externa del cerebro en desarrollo . [3] Como parte de esta polaridad, las células neuroepiteliales expresan prominina-1 en la membrana plasmática apical, así como en uniones estrechas para mantener la polaridad celular. [4] La integrina alfa 6 ancla las células neuroepiteliales a la lámina basal . [4] El tubo neural comienza como una sola capa de células epiteliales pseudoestratificadas , pero la rápida proliferación de células neuroepiteliales crea capas adicionales y finalmente tres regiones distintas de crecimiento. [2] [4] Como estas capas adicionales se forman, la polaridad apical-basal debe regularse a la baja. [3] Una mayor proliferación de las células en estas regiones da lugar a tres áreas distintas del cerebro: el prosencéfalo , el mesencéfalo y el rombencéfalo . El tubo neural también da lugar a la médula espinal . [2]
Proliferación de células neuroepiteliales
Las células neuroepiteliales son una clase de células madre y tienen la capacidad de autorrenovarse. Durante la formación del tubo neural, las células neuroepiteliales experimentan divisiones proliferativas simétricas que dan lugar a dos nuevas células neuroepiteliales. En una etapa posterior del desarrollo del cerebro, las células neuroepiteliales comienzan a autorrenovarse y dan lugar a progenitores que no son células madre, como las células gliales radiales simultáneamente al experimentar una división asimétrica. La expresión de Tis21 , un gen antiproliferativo, hace que la célula neuroepitelial cambie de división proliferativa a división neurónica. Muchas de las células neuroepiteliales también se dividen en células gliales radiales, una célula similar, pero con más restricciones de destino. Al ser una célula de destino más restringido, la célula de la glía radial generará neuronas postmitóticas, células progenitoras intermedias o astrocitos en la gliogénesis . Durante la división de células neuroepiteliales, la migración nuclear intercinética permite que las células se dividan sin restricciones mientras mantienen un empaquetamiento denso. Durante G1, el núcleo celular migra al lado basal de la célula y permanece allí durante la fase S y migra al lado apical para la fase G2 . Esta migración requiere la ayuda de microtúbulos y filamentos de actina . [4]
Transición de células gliales radiales
Las células neuroepiteliales dan lugar a células progenitoras de la glía radial en el desarrollo embrionario temprano. Para realizar este cambio, las células neuroepiteliales comienzan a regular negativamente sus características epiteliales, deteniendo la expresión de ocludina , una proteína de unión estrecha. [3] La pérdida de ocludina provoca la pérdida de los sellos de unión estrecha previos que se requieren para la generación de neuroblastos . Otra proteína de unión estrecha , PARD3 , permanece en el lado apical de la célula co-localizándose con N-cadherina y mantiene intacta la cara apical de la célula neuroepitelial. [4] En ausencia de ocludina, todavía se pierde algo de polaridad y la célula neuroepitelial da lugar a la célula glial radial. [4]
Neurogénesis adulta
Génesis de las células neuroepiteliales en el SNC adulto
En el SNC adulto, las células neuroepiteliales surgen en varias áreas diferentes del cerebro: la zona subventricular (SVZ), el bulbo olfatorio y la circunvolución dentada del hipocampo . Estas células no aparecen en ninguno de los sistemas nerviosos periféricos . A menudo categorizadas como células madre neurales, las células neuroepiteliales dan lugar a solo unas pocas variedades de células neurales, lo que las hace multipotentes , una distinción definitiva de las células madre pluripotentes que se encuentran en el desarrollo embrionario. Las células neuroepiteliales experimentan mitosis generando más células neuroepiteliales, células gliales radiales o células progenitoras , las dos últimas se diferencian en neuronas o células gliales. Las células neuroepiteliales se someten a dos formas diferentes de mitosis: división diferenciadora asimétrica y división prolífica simétrica. [4] La división celular asimétrica da como resultado dos variedades diferentes de células hijas (es decir, una célula neuroepitelial se divide en una célula glial radial y otra célula neuroepitelial), mientras que la versión simétrica produce células hijas idénticas. Este efecto es causado por la orientación del huso mitótico , que se encuentra en el área anterior o posterior de la célula mitótica, en lugar del centro donde se encuentra durante la división simétrica. Las células progenitoras y las células gliales radiales responden a factores tróficos extracelulares, como el factor neurotrófico ciliar (CNTF), las citocinas o la neuregulina 1 (NRG1), que pueden determinar si las células se diferenciarán en neuronas o glía. [5] En general, la neurogénesis está regulada tanto por muchas vías reguladoras variadas en el SNC como por varios otros factores, desde genes hasta estímulos externos, como el comportamiento individual de una persona. La gran red interconectada de respuestas reguladoras actúa para ajustar las respuestas proporcionadas por las neuronas recién formadas. [6]
Neurogénesis en reparación neuronal
La neurogénesis en el cerebro adulto es a menudo asociada con enfermedades que deterioran el sistema nervioso central, como la enfermedad de Huntington , enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson . Si bien la neurogénesis adulta está regulada al alza en el hipocampo en pacientes con estas enfermedades, queda por ver si sus efectos son regenerativos o no concluyentes. [7] Los individuos con estas enfermedades también expresan a menudo capacidades olfativas disminuidas, así como una actividad cognitiva disminuida en el hipocampo, áreas específicas de la neurogénesis. Los genes asociados con estas enfermedades como la α-sinucleína , presenilina 1 , MAPT (proteína tau asociada a microtúbulos) y huntingtina también se asocian a menudo con la plasticidad en el cerebro y su modificación. [8] La neuroplasticidad se asocia con la neurogénesis de manera complementaria. Las nuevas neuronas generadas por las células neuroepiteliales, las progenitoras y las células gliales radiales no sobrevivirán a menos que sean capaces de integrarse en el sistema haciendo conexiones con nuevos vecinos. Esto también conduce a muchos conceptos controvertidos, como la terapia neurogénica que implica el trasplante de células progenitoras locales a un área dañada. [7]
Enfermedades asociadas
Tumor neuroepitelial disembrioplásico (DNT)
Un tumor neuroepitelial disembrioplásico es un tumor benigno poco común que afecta a niños y adolescentes menores de veinte años. El tumor se presenta en el tejido que recubre el cerebro y la médula espinal. Los síntomas del tumor dependen de su ubicación, pero la mayoría de los niños experimentan convulsiones que no pueden controlarse con medicamentos. El DNT generalmente se trata mediante cirugía invasiva y los pacientes generalmente son capaces de recuperarse por completo, con pocos o ningún efecto a largo plazo. [9]
Quistes neuroepiteliales
Los quistes neuroepiteliales, también conocidos como quistes coloides , se desarrollan en individuos entre las edades de 20 y 50 y son relativamente raros en individuos menores de veinte años. Los quistes son tumores benignos que suelen aparecer en el tercer ventrículo anterior . Los quistes se producen en el epitelio, lo que pone a sus pacientes en riesgo de hidrocefalia obstructiva , aumento de la presión intracraneal y, en raras ocasiones, hemorragia intraquística. Esto se debe a que los quistes se agrandan al hacer que el epitelio secrete líquido mucinoso adicional. Los quistes generalmente se encuentran de manera incidental o si los pacientes se vuelven sintomáticos y presentan los síntomas de hidrocefalia. Los quistes más grandes se operan, mientras que los quistes más pequeños que no son obstructivos pueden dejarse tranquilos. [10]
Tumores oligodendrogliales
Los tumores oligodendrogliales se manifiestan en las células gliales, que son responsables de mantener y proteger las células nerviosas del cerebro. El tumor se desarrolla sobre oligodendrocitos y generalmente se encuentra en el cerebro alrededor de los lóbulos frontal o temporal . Los tumores pueden crecer lentamente de manera bien diferenciada y retrasar la aparición de los síntomas, o pueden crecer rápidamente para formar un oligodendroglioma anaplásico . Los síntomas de este tipo de tumor incluyen dolores de cabeza y problemas visuales. Además, la obstrucción de los ventrículos podría provocar la acumulación de líquido cefalorraquídeo, lo que provocaría una inflamación alrededor del tumor. La ubicación del tumor también puede afectar los síntomas, ya que los tumores del lóbulo frontal pueden causar cambios graduales de humor o personalidad, mientras que los tumores del lóbulo temporal provocan problemas de coordinación y del habla. [11]
La investigación en curso
Quimeras neuronales
Los investigadores han podido crear quimeras neuronales combinando neuronas que se desarrollaron a partir de células madre embrionarias con células gliales que también se derivaron de células madre embrionarias . Estas quimeras neuronales brindan a los investigadores una forma integral de estudiar los mecanismos moleculares detrás de la reparación y regeneración celular a través de células precursoras neuroepiteliales y, con suerte, arrojarán luz sobre la posible reparación del sistema nervioso en un entorno clínico. En un intento por identificar las características clave que diferencian las células neuroepiteliales de sus células progenitoras , los investigadores identificaron un filamento intermedio que se expresaba en el 98% de las células neuroepiteliales del tubo neural, pero ninguna de sus células progenitoras. Después de este descubrimiento, quedó claro que los tres tipos de células del sistema nervioso eran el resultado de una población homogénea de células madre. Para hacer posible la reparación neuronal clínica, los investigadores necesitaban caracterizar aún más la determinación regional de las células madre durante el desarrollo del cerebro determinando qué factores comprometen a un precursor a convertirse en uno u otro. Si bien se desconocen los factores exactos que conducen a la diferenciación, los investigadores han aprovechado las quimeras neuronales de rata humana para explorar el desarrollo de neuronas humanas y células gliales en un modelo animal. Estas quimeras neuronales han permitido a los investigadores observar enfermedades neurológicas en un modelo animal en el que se pueden controlar los cambios traumáticos y reactivos. Con el tiempo, los investigadores esperan poder utilizar la información obtenida de estos experimentos de quimeras neuronales para reparar regiones del cerebro afectadas por trastornos del sistema nervioso central. Sin embargo, el problema del parto aún no se ha resuelto, ya que se ha demostrado que las quimeras neurales circulan por los ventrículos y se incorporan a todas las partes del SNC. Al encontrar señales ambientales de diferenciación, el trasplante de precursores neuroepiteliales podría usarse en el tratamiento de muchas enfermedades, incluida la esclerosis múltiple , la enfermedad de Huntington y la enfermedad de Parkinson. Una mayor exploración de las células quimeras neurales y los cerebros quiméricos proporcionará evidencia para manipular los genes correctos y aumentar la eficacia de la reparación del trasplante neural. [12]
Depresión
La investigación sobre la depresión indica que uno de los principales factores causales de la depresión, el estrés, también influye en la neurogénesis. Esta conexión llevó a las investigaciones a postular que la depresión podría ser el resultado de cambios en los niveles de neurogénesis en el cerebro adulto, específicamente en la circunvolución dentada . Los estudios indican que el estrés afecta la neurogénesis al aumentar los glucocorticoides y disminuir los neurotransmisores como la serotonina . Estos efectos se verificaron aún más al inducir estrés en animales de laboratorio, lo que resultó en niveles reducidos de neurogénesis. Además, las terapias modernas que tratan la depresión también promueven la neurogénesis. La investigación en curso busca verificar aún más esta conexión y definir el mecanismo por el cual ocurre. Potencialmente, esto podría conducir a una mejor comprensión del desarrollo de la depresión, así como de los métodos de tratamiento futuros. [13]
Ver también
- Lista de tipos de células humanas derivadas de las capas germinales
Referencias
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enlaces externos
- células neuroepiteliales + en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .