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

 

Glía envolvente del bulbo olfativo

Capítulo 4

Capítulo 1

Capítulo 2

Capítulo 3





6. Control de la división glial: neurostatina

 
Desde el punto de vista clínico, la situación ideal sería poder inhibir la formación  de la cicatriz durante  ventanas temporales óptimas para favorecer el proceso de reparación. Reguladores específicos de la división glial pueden ser la respuesta. La proliferación glial viene modulada por dos tipos de molécula: los mitógenos, cuya presencia en el cerebro es bien conocida, y los inhibidores de la proliferación, antimitóticos, cuya presencia en el cerebro de rata se describió por vez primera en 1988. El inhibidor (o inhibidores) natural de la división de astrocitos presente en la fracción soluble de extractos de cerebro, comparte rasgos estructurales con carbohidratos complejos, tipo Lewis X, del receptor del factor de crecimiento epidérmico (Abad-Rodríguez, Vallejo-Cremades and Nieto-Sampedro, 1998). Es un gangliósido GD1b, modificado por O-acetilación específica en un ácido siálico. La neurostatina fué purificada a homogeneidad a partir de extractos de gangliósidos de cerebro de rata, bovino y porcino y su estructura establecida, mediante una combinación de espectroscopía de masas (MALDI-TOF), de resonancia magnética nuclear  y estudios bioquímicos, como el 9-O-monoacetyl ester of GD1b (Figura 5; Abad-Rodríguez et al, 2000).

El EGF es una hormona polipéptidica de estructura bien caracterizada que posee diversas actividades biológicas, entre ellas la estimulación de la proliferación celular. Estas actividades estan mediadas por una tirosina quinasa de membrana, el receptor de EGF (EGFR). Aunque el EGFR ha sido purificado, clonado y secuenciado, muchos aspectos de la biología del sistema EGF-EGFR aún son oscuros. La neurostatina pudiera ser un posible nuevo aspecto de este sistema y también puede ser el instrumento que permita la modulación de la formación de astrocitos reactivos. La primera prueba experimental de esta hipótesis fue la demostración de que el secuestro del inhibidor, utilizando anticuerpos contra EGFR, induce astrogliosis (Nieto-Sampedro, 1988). La prueba complementaria sería demostrar la capacidad del inhibidor para suprimir la gliosis inducida por una lesión. El potencial clínico del inhibidor se incrementa, porque es también capaz de inhibir la proliferación de la glía transformada y la mayor parte de los tumores malignos de cerebro son gliomas.   

7.  Aldainoglía, la glía de los sistemas regenerativos

En algunos lugares del SNC de los mamíferos, como el sistema hipotálamo-neurohipófisis, la glándula pineal o el bulbo olfativo, los axones lesionados son capaces de regenerar espontáneamente. En estos lugares, los axones están asociados a un tipo de macroglía especial, promotora del crecimiento neurítico (Gudiño-Cabrera and Nieto-Sampedro,.2000), similar a las células de Schwann periféricas (Fig.6).  Esta glía, llamada glía envolvente (GE) en el bulbo olfatorio, tanicitos (tan) en el hipotálamo, pituicitos (pit) en la neurohipófisis y glía intersticial en la glándula pineal, ha sido cultivada, sus marcadores de superficie específicos han sido caracterizados y su interacción en cultivo con distintos tipos axonales ha sido examinada. La GE, los tanicitos, los pituicitos y la glía intersticial, presentan similaridades y diferencias con los precursores de la macroglía convencional del SNC. Sus inmunofenotipos (Fig. 6) recuerdan a los pro-oligodendrocitos O4-positivos que persisten en el adulto.  Sin embargo, considerando el conjunto de sus marcadores inmunológicos, capacidad de proliferación y de promoción del crecimiento axonal, e interacción con las neuronas, su mayor similitud es con las células de Schwann. Tanicitos y pituicitos son frecuentemente considerados astroglía, con la que comparten lugar de origen ontogénico e inmunoreactividad para GFAP y proteína S-100. Sin embargo, ambos presentan también inmunoreactividad para el receptor de NGF de baja afinidad, la proteina p75, en contraste con los astrocitos, pero en común con las células de Schwann y la glía envolvente. También en contraste con los astrocitos, pero en común con las células de linaje oligodendrocítico, las células de Schwann y la glía envolvente, tanicitos y pituicitos son inmunoreactivos para los antígenos sulfátido y seminolípido reconocidos por el anticuerpo monoclonal O4. 



Figura 6.

Otras propiedades fisiológicas de la GE, tan, pit y glia intersticial, tales como su capacidad de envolver paquetes de axones no mielinizados y sus propiedades promotoras del crecimiento, recuerdan también las propiedades de las células de Schwann no mielinizantes y explican la regeneración eficaz de los axones periféricos, los olfativos y los hipotalámicos, así como la promoción por transplantes de GE de la reparación y mielinización de fibras nerviosas del SNC lesionado.

En resumen, en lo que concierne a marcadores inmunológicos, capacidad de envolver neuritas, promover la regeneración y dividirse, GE, tanicitos, pituicitos y glia pineal intersticial, se asemejan más a las células de Schwann no mielinizantes que a ningún otro tipo de macroglía del SNC. Parecen constituir una nueva población glial del SNC con propiedades estimuladoras de la plasticidad. Observaciones similares se aplican a la glía perivascular, las células de Müller retinianas y la glía pineal (Gudiño-Cabrera and Nieto-Sampedro,  observaciones no publicadas). Cada uno de estos tipos de célula tiene un papel fisiológico preciso en el adulto en el sitio anatómico donde se encuentra. En vista de su capacidad de crecer e inducir el crecimiento, hemos denominado aldainoglía a este tipo de glía, del griego aldaino, hacer crecer. La aldainoglía constituye un tipo de macroglía distinto de astrocitos y oligodendrocitos caracterizada por la expresión simultánea de p75, del glicolípido O4, del receptor de estrógenos tipo alfa, vimentina y GFAP tipo periférico (Fig. 6). Aunque es diferente de los astrocitos, la aldainoglía es frequentemente (e incorrectamente) llamada astroglía. Está implicada en la regeneration axonal espontánea en el adulto, apoyando la idea de que necesidades biológicas similares, como la necesidad de renovación continua de las neuronas olfactorias, de los receptores sensoriales, o de los axones secretores hipotalámico-hipofisiarios, provocan una expresión génica similar en sistemas biológicos diferentes. La aldainoglía tiene capacidad per se para promover y guiar la regeneración axonal (Fig.7), una propiedad que se pone de manifiesto al transplantarla fuera de la región anatómica donde se encuentra normalmente.  Estos transplantes ayudan al crecimiento de nervios periféricos tanto o más que las células de Schwann (Verdú y cols., 1999).

8.  Células madre neurales y aldainoglía

Células troncales (o células ”madre”) neurales multipotentes, pueden ser aisladas de varias regiones del sistema nervioso central (SNC) de los mamíferos, en distintos estadíos de su desarrollo (Gage 2000; Le Belle and Svendsen 2002) y hacerse proliferar en cultivo, como neuroesferas en suspensión (Fig. 8).  Las células de estas neuroesferas, expuestas a las señales apropiadas, pueden ser inducidas a diferenciarse in vitro a neuronas, astrocitos u oligodendrocitos (Reynolds and Weiss 1992).  Las neuroesferas de roedor, cuando son transplantadas, se diferencian predominantemente a glía (Ader et al. 2000; Carpenter et al. 1997; Espinosa-Jeffrey et al. 2002), mientras que una proporción significativa de las células de neuroesferas derivadas de cerebro humano, también se diferencian a neuronas (Brustle et al. 1998; Englund et al. 2002a; Englund et al. 2002b; Fricker et al. 1999; Rosser et al. 2000).  Dado el gran potencial clínico de estas células, no es de extrañar el enorme interés que ha despertado la definición de las señales moleculares que regulan su destino final (Edlund and Jessell 1999).

Figura 8.

 

Como hemos mencionado anteriormente, existen células gliales en varias regiones del sistema nervioso central (SNC) adulto, sin relación aparente entre sí - bulbo olfactorio, hipotálamo, hipófisis, y glándula pineal - que comparten con las células de Schwann (SC) la capacidad de sobrevivir y proliferar en cultivo, de promover el crecimiento de neuritas y de envolverlas.  Las células típicas de estos sitios– glía envolvente en el bulbo olfatorio (GEBO), tanicitos hipotalámicos, pituicitos de la hipófisis y células intersticiales pineales - pueden ser identificadas en cultivo por su expresión concomitante de GFAP periférica, vimentina, proteina p75 receptora de neurotrofinas y receptor de estrógeno tipo a, mostrando una mezcla de propiedades similares, tanto a las SCs, como a los astrocitos.  Hemos llamado glía promotora del crecimiento o aldainoglía a esta macroglía central, estructural y functionalmente homóloga, con origen filogénetico común, (Gudiño-Cabrera and Nieto-Sampedro 1999; Gudiño-Cabrera and Nieto-Sampedro, 2000).  El transplante de aldainoglía tiene un potencial considerable en el tratamiento de lesiones del SNC (Ramón-Cueto and Nieto-Sampedro, 1994;  Navarro et al. 1999; Ramón-Cueto et al., 2000; Bradbury 2002; Li et al. 2003; Dobkin and Havton 2004; Warner et al. 2005; López-Vales et al., 2007).  Sin embargo, el uso de transplantes de aldainoglía para la reparación de lesiones, necesita la solución de dos problemas: i) la produción de la cantidad de células requerida quirúrgicamente, y ii) su compatibilización inmunológica con el receptor del transplante.  En respuesta a estos problemas en nuestro laboratorio hemos encontrado que células derivadas de neuroesferas de meséncefalo de roedor, plaqueadas sobre una superficie adherente y cultivadas en medio condicionado por GEBO adquieren, atendiendo a expresión de RNA mensajero y marcadores inmunológicos, un fenotipo de aldainoglía.  Esas células derivadas in vitro de neuroesferas y similares a la aldainoglía, no expresaron niveles detectables de antígenos de transplante tipo II, atajando así el segundo problema.

La aldainoglía presenta ventajas adicionales desde el punto de vista de la reparación de lesiones.  Así, la GEBO produce diversos factores neurotróficos y neuritogénicos, tanto solubles como unidos a membrana. Es posible, además, que, como los astrocitos, la aldainoglía sea capaz de estimular la formación de sinapsis funcionales. El conjunto de estas propiedades eleva el potencial reparativo del transplante de aldainoglía.  Pero los transplantes de aldainoglía no reparan cualquier lesión.  Los transplantes de GEBO, por ejemplo, no ayudaron a los axones del fascículo longitudinal medial lesionado a crecer hacia sus dianas sinápticas en el núcleo oculomotor externo (Gudiño-Cabrera y col., 2000), ni al crecimiento de axones tras una contusión medular moderada (Takami y col., 2002; Collazos-Castro y col., 2005).  El uso clínico de los transplantes requerirá estudios individuales cuidadosos.