lunes, octubre 28, 2013

Glía promotora del crecimiento derivada de células madre neurales: un instrumento de reparación del trauma medular

Astrocito

Capítulo 1
 
 
Capítulo 3
 
5.1. Astrocitos reactivos y cicatriz glial:

En las lesiones anisomórficas, la nueva glia limitans generada tras la lesión se llama ahora ‘cicatriz glial’ y es una nueva frontera entre el SNC y el resto del organismo. Los astrocitos se han generado recientemente a partir de células madre neurales y tienen propiedades neuritogénicas y de adhesión celular similares a las de los astroblastos: los brotes axonales prefieren crecer asociados a ellos y esto confiere a la cicatriz glial anisomórfica propiedades de barrera funcional. Los axones en regeneración nunca cruzan esta barrera para llegar a sus dianas, porque el contacto con los astrocitos es mucho más favorable que las posibles interacciones alternativas (Pixley y col. 1987). La cicatriz glial frecuentemente separa neuronas que antes de la lesión estaban conectadas, y es un serio obstáculo para el establecimiento de nuevas conexiones. Las neuronas que han perdido su inervación original son inervadas por brotes axonales de neuronas cercanas no dañadas, lo que, en general, no conduce a la recuperación de la función primitiva. Los astrocitos reactivos no inhiben la regeneración impidiendo la formación de brotes axonales o causando el colapso de los conos de crecimiento. Por el contrario, potencian la formación de brotes axonales y les proporcionan una superficie promotora de su crecimiento (Fig.4). Sin embargo, esa superficie promotora del crecimiento suministra a los conos de crecimiento direcciones equivocadas, alejándoles de sus dianas originales. Sin un blanco neuronal, los brotes regenerativos se atrofian; con un blanco incorrecto producen conexiones disfuncionales.
 
Figura 4.

Como indicamos previamente, los astrocitos próximos a una zona lesionada adquieren una apariencia mucho más fibrosa, con mayor número de procesos agrandados con respecto a los astrocitos normales. Los filamentos intermedios se asocian y aumenta la expresión de su constituyente principal, la llamada proteína fibrilar ácida glial (GFAP). Esta descripción de la astrogliosis puede considerarse la definición morfológica operacional de un astrocito reactivo. Pero el significado de la palabra ‘reactivo’ referida a astrocitos dista de ser preciso. En su acepción común, indica que las células aumentan de tamaño con respecto a la forma en reposo y que expresan más filamentos intermedios, lo que les confiere el aspecto ‘fibroso’ que les da su nombre alternativo. La ‘cicatriz glial’, consistente esencialmente en una acumulación de astrocitos reactivos en la superficie de la lesión, representa el intento del SNC de aislarse de las influencias incontroladas del resto del organismo, reconstituyendo una nueva glia limitans. Muchos de estos astrocitos no son los astrositos existentes antes de la lesión, sino astrocitos de nueva proliferación o derivados de células madre neurales.
 
Figura 2.
 
Aunque en el adulto el número de astrocitos permanece estacionario, los astrocitos conservan la potencialidad de dividirse y lo hacen, en respuesta a una lesión anisomórfica. Los astrocitos capaces de proliferar (capaces de astrocitosis), son más parecidos en todas sus propiedades a astroblastos que a astrocitos en reposo o fibrosos (Fig. 2). Sin embargo, también a estas células se les llama ‘astrocitos reactivos’. En este contexto, es importante hacer notar lo siguiente:
 
– Los astrocitos en reposo pueden tornarse fibrosos sin proliferar, como en el caso de las lesiones isomórficas.

– Los astrocitos que proliferan, no se sabe bien si son astrocitos maduros en reposo, o astroblastos precursores, que aún persisten en el adulto.

– Tampoco se sabe bien si todos los astrocitos que proliferan, o incluso algunos de ellos, son los mismos que a continuación se tornan en astrocitos fibrosos. Estas áreas de investigación tal vez no reciben aún aún suficiente atención.

Los astrocitos reactivos provenientes de nueva división expresan, probablemente, niveles más elevados de factores neurotróficos que su forma en reposo. Probablemente, la producción de estos factores impide la extensión de la muerte neuronal secundaria. La especificidad de los factores tróficos producidos por la glía reactiva en respuesta a lesiones, no está aún bien estudiada. Es posible que lesiones específicas de un tipo de neuronas cause la producción de factores neurotróficos y neuritogénicos específicos para ese tipo neuronal. Pero es, sin embargo, más probable que los factores producidos por la glía en respuesta a las lesiones incluyan factores de especificidad amplia, o sea, que afecten a familias de neuronas más que a tipos neuronales únicos. Las dos posibilidades parecen ocurrir, aunque todavía no disponemos de suficientes datos para una respuesta general.

Otra cuestión importante concierne a los factores capaces de inducir la iniciación de brotes axonales y es la diferencia entre factores que causan la iniciación de brotes reactivos y los que inician brotes regenerativos.  Los mecanismos de crecimiento de brotes en axones no dañados (brotes reactivos), no parecen ser los mismos que los que causan la aparición de brotes regenerativos en los axones seccionados. Los datos disponibles sugieren que los estímulos y los factores neuritogénicos implicados son distintos. Los factores derivados de la glía, como la proteína S-100 y los FGF ácido y básico, solos o unidos a laminina y/o proteoglicanos tipo heparán sulfato, estarían más directamente implicados en la inducción de brotes axonales colaterales y regenerativos.


5.2. Cicatriz glial y pericitos:

Tras una lesión del SNC, la lesión es sellada por una cicatriz que, debido a la abundancia en ella de astrocitos, suele denominarse cicatriz glial.  Sin embargo, un trabajo muy reciente de Góritz y col. (2011) publica que, en lesiones de la médula espinal, un componente celular no glial, de origen conjuntivo o estromal, los pericitos, o sea, un tipo especial de fibroblasto, supera en  número a los astrocitos en la cicatriz glial.  Si se bloquea la proliferación de este subtipo de pericito, el tejido lesionado no se sella. La formación de tejido conjuntivo es común a muchas lesiones y patologías. Góritz y col. (2011) proponen una situación similar en el SNC.  Informan que, aunque en una médula espinal normal hay unas 10 veces más astrocitos que pericitos tipo A, dos semanas después de una lesión el número de  células derivadas de pericitos aumenta hasta aproximadamente el doble que los astrocitos de nueva generación.  Los pericitos, células perivasculares que envuelven a las células endoteliales de los capilares sanguíneos, pueden diferenciarse a células productoras de colágeno en cicatrices de la piel o del riñón.  Algo similar tendría lugar en el SNC, con pericitos tipo A, aumentando en número, cambiando de morfología y depositando abundante matriz extracelular en su envoltura de lámina basal.  Los pericitos expresan receptores de PDGFpero  no PDGFy  son positivos para fibronectina y, transitoriamente, para actina de músculo de fibra lisa.  Estos resultados aun no han sido confirmados y sus posibles consecuencias para el tratamiento de lesiones aún no estan claras.


5.3. Microglía reactiva y delimitación del territorio axonal

Consideraciones similares, pero incluso más complicadas que en el caso de los astrocitos, pueden hacerse respecto a la microglía. Las células  microgliales representan del 10 al 20 % de la población glial en el roedor adulto (Spranger and Fontana, 1996) y son fundamentales para la respuesta inmune en el SNC. La microglía es, posiblemente, el tipo de célula neural sobre la que ignoramos más. Las complejidades en este caso se deben, por una parte, a su origen en tejido mieloide y su posterior migración embrionaria al tubo neural y, por otra parte , a la posible permanencia o migración de precursores mieloides en el SNC adulto. Su estimulación por citoquinas pro-inflamatorias, quimioquinas o por alteraciones ambientales en el SNC, tales como la elevación  en la concentración de potasio o glutamato, inducen su activación (Smith et al., 1998; Gomes-Leal et al., 2004).  La microglía activada experimenta una transición desde un fenotipo ramificado, en reposo, a un fenotipo pro-inflamatorio, activado "clásicamente" a macrófago (microglia tipo M1), capaz de fagocitosis (Popovich et al., 1997; Watanabe et al., 1999; Suh et al., 2005).  La microglia así activada, en un esfuerzo por eliminar residuos celulares y células disfuncionales, produce radicales libres, óxido nítrico, derivados del ácido arachidonic, y un buen número de citocinas y quimioquinas. En lesiones anisomórficas, en las que la sangre invade el tejido neural, las células acumuladas durante los primeros días postlesión son fundamentalmente monocitos/macrófagos de origen sanguíneo. En el caso de la respuesta microglial a lesiones isomórficas, la microglía acumulada en el sitio de la lesión puede originarse por división de microglía ya presente en el SNC, por división de precursores presentes en el SNC o por migración y división de precursores hematopoiéticos. En todo caso, la microglía reactiva es de dos tipos muy diferentes:

– Microglía moderadamente reactiva. Conserva la morfología estrellada de la microglía en reposo, pero sus procesos son menos abundantes y más gruesos.

– Microglía muy activada, macrófagos ameboides, tipo M1, que fagocitan activamente restos celulares e incluso células aún vivas  (Wang et al., 1997; McTigue et al., 1998; Delves and Roitt, 2000; Pan et al., 2002; Dehghani et al., 2004).  Los macrófagos pueden también promover la reparación de lesiones. Este efecto está  causado por un subtipo de macrófagos diferente, la subserie de macrófagos M2 anti-inflamatorios “activados alternativamente” (revisado por Gordon y Martínez, 2010).  La respuesta M1 domina y oculta la respuesta M2, pequeña y transitoria en comparación. La elevada relación entre macrófagos M1/M2, tiene implicaciones significativas para la reparación del SNC dañado. Los macrófagos M1 son neurotóxicos, mientras que los macrófagos M2 promueven el crecimiento regenerativo de axones sensoriales adultos, incluso en presencia de substratos inhibidores, como  proteoglicanos o mielina.  Si consiguieramos polarizar la diferenciación de la microglía residente y los monocitos sanguíneoa infiltrados hacia el fenotipo M2, ayudariamos a potenciar la reparación del SNC. Las células tipos M1 y M2 existen en un estado de equilibrio dinámico en el ambiente de la lesión.  El que los monocitos se diferencien a células que exacerban el daño tisular o promueven su reparación, probablemente depende de señales en el medio ambiente de la lesión (Kigerl et al., 2009).

 La microglia tipo M1 inhibe la iniciación de brotes neuríticos y repele o causa el colapso de los conos de crecimiento ya iniciados en ausencia del tejido gliótico isomórfico (Fig.4b). La microglía reactiva es uno de los tipos celulares presentes en el tejido gliótico, aunque posiblemente no el único, responsable de la producción de inhibidores del crecimiento neurítico y, por ende, de la regeneración axonal. En tejido normal existen dos glicoproteínas fuertemente inhibitorias de la neuritogénesis y la regeneración axonal, presentes en oligodendrocitos y en la vaina de mielina del SNC. El probable papel fisiológico primordial de estos inhibidores es el establecimiento de fronteras entre territorios neuronales, tanto axonales como dendríticos. La inhibición de la regeneración es, posiblemente, un desafortunado subproducto de una respuesta destinada a evitar la formación de circuitos disfuncionales.  Los mecanismos de las probables relaciones entre microglía reactiva y astroglía reactiva, aún no se conocen bien.

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