La neurogénesis es el proceso por el cual las células del sistema nervioso , las neuronas , son producidas por células madre neurales (NSC). Ocurre en todas las especies de animales excepto en las poríferas (esponjas) y placozoos . [1] Los tipos de NSC incluyen células neuroepiteliales (NEC), células gliales radiales (RGC), progenitores basales (BP), precursores neuronales intermedios (INP), astrocitos de la zona subventricular y astrocitos radiales de la zona subgranular , entre otros. [1]
Neurogénesis | |
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Identificadores | |
Malla | D055495 |
Terminología anatómica [ editar en Wikidata ] |
La neurogénesis es más activa durante el desarrollo embrionario y es responsable de producir todos los diversos tipos de neuronas del organismo, pero continúa durante la vida adulta en una variedad de organismos. [1] Una vez nacidas, las neuronas no se dividen (ver mitosis ) y muchas vivirán la vida del animal. [2]
Neurogénesis en mamíferos
Neurogénesis del desarrollo
Durante el desarrollo embrionario, el sistema nervioso central de los mamíferos (SNC; cerebro y médula espinal ) se deriva del tubo neural , que contiene NSC que luego generarán neuronas . [2] Sin embargo, la neurogénesis no comienza hasta que se alcanza una población suficiente de NSC. Estas células madre tempranas se denominan células neuroepiteliales (NEC), pero pronto adquieren una morfología radial muy alargada y luego se conocen como células gliales radiales (RGC). [2] Las RGC son las células madre primarias del SNC de los mamíferos y residen en la zona ventricular embrionaria , que se encuentra adyacente a la cavidad central llena de líquido ( sistema ventricular ) del tubo neural . [3] [4] Después de la proliferación de RGC, la neurogénesis implica una división celular final del RGC original, que produce uno de dos resultados posibles. Primero, esto puede generar una subclase de progenitores neuronales llamados precursores neuronales intermedios (INP), que se dividirán una o más veces para producir neuronas. Alternativamente, las neuronas hijas se pueden producir directamente. Las neuronas no forman circuitos neuronales inmediatamente a través del crecimiento de axones y dendritas. En cambio, las neuronas recién nacidas primero deben migrar largas distancias a sus destinos finales, madurando y finalmente generando circuitos neuronales. Por ejemplo, las neuronas nacidas en la zona ventricular migran radialmente a la placa cortical , que es donde las neuronas se acumulan para formar la corteza cerebral . [3] [4] Por lo tanto, la generación de neuronas ocurre en un compartimento de tejido específico o 'nicho neurogénico' ocupado por sus células madre parentales.
La tasa de neurogénesis y el tipo de neurona generada (en general, excitadora o inhibitoria) están determinados principalmente por factores moleculares y genéticos. Estos factores incluyen en particular la vía de señalización Notch , y muchos genes se han relacionado con la regulación de la vía Notch . [5] [6] Los genes y mecanismos implicados en la regulación de la neurogénesis son objeto de una intensa investigación en entornos académicos, farmacéuticos y gubernamentales en todo el mundo.
La cantidad de tiempo necesaria para generar todas las neuronas del SNC varía ampliamente entre los mamíferos, y la neurogénesis cerebral no siempre es completa en el momento del nacimiento. [2] Por ejemplo, los ratones se someten a neurogénesis cortical desde aproximadamente el día embrionario (día posterior a la concepción) (E) 11 hasta E17, y nacen aproximadamente a E19.5. [7] Los hurones nacen en E42, aunque su período de neurogénesis cortical no termina hasta unos pocos días después del nacimiento. [8] En contraste, la neurogénesis en humanos generalmente comienza alrededor de la semana gestacional (GW) 10 y termina alrededor de GW 25 con el nacimiento alrededor de GW 38-40. [9]
Modificación epigenética
A medida que se desarrolla el desarrollo embrionario del cerebro de los mamíferos , las células madre y progenitoras neurales pasan de divisiones proliferativas a divisiones diferenciativas . Esta progresión conduce a la generación de neuronas y glía que pueblan las capas corticales . Las modificaciones epigenéticas juegan un papel clave en la regulación de la expresión génica en la diferenciación celular de las células madre neurales . Las modificaciones epigenéticas incluyen la metilación de la citosina del ADN para formar la desmetilación de 5-metilcitosina y 5-metilcitosina . [10] [11] Estas modificaciones son críticas para la determinación del destino celular en el cerebro de los mamíferos adultos y en desarrollo.
La metilación de citosina de ADN es catalizada por metiltransferasas de ADN (DNMT) . La desmetilación de metilcitosina es catalizada en varias etapas por enzimas TET que llevan a cabo reacciones oxidativas (por ejemplo, 5-metilcitosina a 5-hidroximetilcitosina ) y enzimas de la vía de reparación por escisión de bases de ADN (BER). [10]
Neurogénesis adulta
La neurogénesis puede ser un proceso complejo en algunos mamíferos. En los roedores, por ejemplo, las neuronas del sistema nervioso central surgen de tres tipos de células madre y progenitoras neurales: células neuroepiteliales, células gliales radiales y progenitoras basales, que atraviesan tres divisiones principales: división proliferativa simétrica; división neurogénica asimétrica; y división neurogénica simétrica. De los tres tipos de células, las células neuroepiteliales que atraviesan divisiones neurogénicas tienen un ciclo celular mucho más extendido que las que atraviesan divisiones proliferativas, como las células gliales radiales y los progenitores basales. [12] En el ser humano, se ha demostrado que la neurogénesis adulta ocurre a niveles bajos en comparación con el desarrollo, y solo en dos regiones del cerebro: la zona subventricular adulta (ZVS) de los ventrículos laterales y la circunvolución dentada del hipocampo . [13] [14] [15]
Zona subventricular
En muchos mamíferos, incluidos los roedores, el bulbo olfatorio es una región del cerebro que contiene células que detectan el olfato , con integración de neuronas nacidas en adultos, que migran desde la SVZ del cuerpo estriado al bulbo olfatorio a través de la corriente migratoria rostral (RMS). [13] [16] Los neuroblastos que migran en el bulbo olfatorio se convierten en interneuronas que ayudan al cerebro a comunicarse con estas células sensoriales. La mayoría de esas interneuronas son células granulares inhibidoras , pero un pequeño número son células periglomerulares . En la SVZ adulta, las células madre neurales primarias son astrocitos de SVZ en lugar de RGC. La mayoría de estas células madre neurales adultas permanecen inactivas en el adulto, pero en respuesta a ciertas señales, estas células inactivas, o células B, pasan por una serie de etapas, produciendo primero células en proliferación o células C. Las células C luego producen neuroblastos , o células A, que se convertirán en neuronas. [14]
Hipocampo
También se produce una neurogénesis significativa durante la edad adulta en el hipocampo de muchos mamíferos, desde roedores hasta algunos primates , aunque se debate su existencia en humanos adultos. [17] [18] El hipocampo juega un papel crucial en la formación de nuevas memorias declarativas, y se ha teorizado que la razón por la que los bebés humanos no pueden formar memorias declarativas es porque todavía están experimentando una extensa neurogénesis en el hipocampo y su generación de memoria. los circuitos son inmaduros. [19] Se ha informado que muchos factores ambientales, como el ejercicio, el estrés y los antidepresivos, cambian la tasa de neurogénesis dentro del hipocampo de los roedores. [20] [21] Alguna evidencia indica que la neurogénesis posnatal en el hipocampo humano disminuye drásticamente en los recién nacidos durante el primer año o dos después del nacimiento, cayendo a "niveles indetectables en adultos". [17]
Neurogénesis en otros organismos
La neurogénesis se ha caracterizado mejor en organismos modelo como la mosca de la fruta Drosophila melanogaster . La neurogénesis en estos organismos ocurre en la región de la corteza de la médula de sus lóbulos ópticos. Estos organismos pueden representar un modelo para el análisis genético de la neurogénesis adulta y la regeneración cerebral. Se han realizado investigaciones que discuten cómo el estudio de "células progenitoras sensibles al daño" en Drosophila puede ayudar a identificar la neurogénesis regenerativa y cómo encontrar nuevas formas de aumentar la reconstrucción del cerebro. Recientemente, se realizó un estudio para mostrar cómo se ha identificado "neurogénesis adulta de bajo nivel" en Drosophila, específicamente en la región de la corteza medular, en la que los precursores neurales podrían aumentar la producción de nuevas neuronas, haciendo que ocurra la neurogénesis. [22] [23] [24] En Drosophila, la señalización Notch se describió por primera vez, controlando un proceso de señalización de célula a célula llamado inhibición lateral , en el que las neuronas se generan selectivamente a partir de células epiteliales . [25] [26] En algunos vertebrados, también se ha demostrado que ocurre la neurogénesis regenerativa. [27]
Otros hallazgos
Existe evidencia de que se producen nuevas neuronas en la circunvolución dentada del hipocampo de los mamíferos adultos, la región del cerebro importante para el aprendizaje, la motivación, la memoria y la emoción. Un estudio informó que las células recién creadas en el hipocampo de ratón adulto pueden mostrar propiedades de membrana pasiva, potenciales de acción y entradas sinápticas similares a las que se encuentran en las células granulares dentadas maduras. Estos hallazgos sugirieron que estas células recién creadas pueden madurar y convertirse en neuronas más prácticas y útiles en el cerebro de los mamíferos adultos. [28]
Ver también
- Neurulacion
- Gliogénesis
- Noogénesis
Referencias
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enlaces externos
- Breve historia y cronología | Neurogénesis
- Módulo de historia: el crecimiento de nuevas neuronas en el cerebro humano adulto
- Artículo: Nature Medicine 4, 1313-1317 (1998) doi: 10.1038 / 3305 Neurogénesis en el hipocampo humano adulto