Desarrollo del Sistema Nervioso

julio 18, 2007 at 8:16 pm 10 comentarios

El cerebro es un tejido. Un tejido complicado, de urdimbre intrincada, que no se parece a nada de lo que conocemos, pero esta compuesto de células, como lo está cualquier tejido. Se trata desde luego de células muy especializadas, pero funcionan siguiendo las leyes que rigen a todas las demás células. Sus señales eléctricas y químicas, pueden detectarse, registrarse e interpretarse, y sus sustancias químicas identificarse, las conexiones que constituyen la urdimbre de fieltro del cerebro pueden cartografiarse. No obstante, la investigación del cerebro se encuentra sólo en sus inicios. La increible complejidad del cerebro es, además de una frase hecha, un hecho cierto.
Los estudios sobre el desarrollo del cerebro son potencialmente importantes no sólo por que esclarecen el modo de operar del cerebro, sino también por que muchas enfermedades neurológicas son, o parecen ser, de desarrollo en su origen. El cerebro tiene una escepcional demanda de energía generada por el metabolismo oxidativo. Durante su período de crecimiento y maduración, la cantidad de sustratos usados para la generación de energía con mucho excede a aquellos requeridos para propósitos de síntesis. Esta alta demanda metabólica puede encontrarse en todas las edades y depende de un adecuado suplemento de sustratos disponibles que son extraidos rápidamente por el cerebro de la sangre. Sin embargo, lo movimientos moléculas solubles dentro del cerebro han mostrado ser mucho menores que en otros tejidos. Figura Nature Reviews Neuroscience 3; 311-313 (2002)


Muchas rutas bioquímicas interrelacionan sustratos que pueden ser usados para generar energía por el proceso oxidativo. El metabolito intermediario común a todas estas rutas es el acetil-CoA, el cúal es continuamente tomado por el ciclo de los ácidos tricarboxílicos. Pueden contribuir a la producción de acetil-CoA el glucógeno, la glucosa, los ácidos grasos libres, el lactato y los cuerpos cetónicos. La posibilidad de que el cerebro tenga que utilizar sustratos alternativos a la glucosa es mayor durante el período perinatal, que en el estado adulto, donde solamente en condiciones extremas, el cerebro no recibe un suplemento adecuado de glucosa.
Durante un corto pero importante período de tiempo, el neonato carece de sustancias metabólicas suficientes para mantener el ineludible e irreversible desarrollo del sistema nervioso central. El descubrimiento de que los cuerpos cetónicos juegan un papel importante como sustratos metabólicos de la ontogénia cerebral, puso de manifiesto que la glucosa es un sustrato esencial, aunque no exclusivo. Ya ha sido planteado y confirmado por numerosos investigadores, el significado fisiológico del lactato como sustrato energético neonatal, ya que se consume por vía oxidativa a través del ciclo de los ácidos tricarboxílicos y no se emplea como precursor en la gluconeogénesis. Asimismo, la lipogénesis de novo a partir de lactato es también muy alta en estas circunstancias. Gracias al lactato el cerebro puede desarrollarse en una situación tan crítica como es el ayuno postnatal, llegandose a constituir en el sustrato más importante durante la prelactancia.
En los ultimos años se ha hecho evidente que los cultivos primarios son excelentes sistemas modelo para estudiar el desarrollo cerebral. Mediante el uso selectivo de neuronas, astrocitos y líneas de células inmortalizadas, se intenta dilucidar el papel de cada población celular en la utilización, metabolismo y compartimentación de los nutrientes cerebrales. De esta manera estudiando los componentes del cerebro, se intentara después, averiguar como funcionan en conjunto.
El empleo de sustancias que intervienen en el metabolismo y en el transporte, especialmente de algunos de los intermediarios de la glucólisis y el ciclo de los ácidos tricarboxílicos en neuronas, astrocitos y glioma C6 en cultivo primario, nos dirigen a tratar de relacionar el desarrollo de un sistema metabólico complicado simultaneamente con una compartimentación complicada en el cerebro.
Los sistemas de transporte como las lanzaderas mitocondrial/citosólicas son importantes para las funciones integrativas del cerebro en desarrollo. Para facilitar su estudio y conocer el papel que estos sistemas de transporte puedan tener en células cerebrales, hemos empleado en cultivos primarios, trasadores radiactivos e inhibidores de estas lanzaderas.
Se espera que una ciencia tan joven y compleja como la neurobioquímica pueda ayudar a traducir sus conocimientos en aplicaciones prácticas como por ejemplo: desarrollo perinatal del sistema nervioso central; enfermedades neurodegenerativas como Parkinson y Alzhaimer; sustancias antiepilépticas y antidepresivas; desarrollo de trasplantes neuronales y regeneración de fibras nerviosas, basado en el principio de que el tejido cerebral embrionario tiene máximas posibilidades de supervivencia durante el período en que las neuronas se multiplican y migran; cambios que se producen en las neuronas por culpa de la drogadicción o la esquizofrenia; como puede afectar el sistema nervioso del feto el virus del SIDA; accidente cerebro vascular, causado por la disminución del riego sanguíneo cerebral; transmisión de la señal nerviosa; mecanismos de reconocimiento celular y especificidad neuronal; transporte de sustancias y formación de sinapsis en las células nerviosas; sustancias nociceptivas y sus aplicaciones farmacologícas; desarrollo y establecimiento de compartimentación celular en el cerebro.

2. Desarrollo del sistema nervioso.
El sistema nervioso central tiene una naturaleza heterogenea y esto es un factor importantisimo que debe tomarse en cuenta en todos los estudios neuroquímicos. Cuando se aborda el funcionamiento del cerebro humano se suele situar de inmediato en una óptica neuronal. Las neuronas, células excitables, permiten el procesamiento de información en el cerebro mediante la transmisión de señales eléctricas complejas. No obstante, más de la mitad del volumen cerebral está ocupado por células “inexcitables” (?). De éstas, la neuroglía constituye la clase principal, destacando en este grupo los astrocitos o astroglía y los oligodendrocitos. El cerebro está compuesto por estructuras heterogeneas, cada una de las cuales esta compuesta por poblaciones heterogéneas de neuronas y celulas glíales.
A nivel subcelular la heterogeneidad también abunda. No es sorprendente que las mitocondrias aisladas de tejidos cerebrales también presenten diferencias, evidenciadas facilmente al observar la distribución de enzimas específicas en preparaciones subcelulares. Observaciones sobre la actividad del ciclo de los ácidos tricarboxílicos y enzimas relacionadas han mostrado una distribución disparatada en estas preparaciones. Estos estudios indican la presencia de compartimentación de las enzimas relacionadas con el metabolismo de carbohidratos y aminoácidos.

2.1. Desarrollo neuronal del sistema nervioso central (SNC).
En un período temprano de la organogénesis tiene lugar la división y migración celular dentro del tejido nervioso. El desarrollo morfológico e histológico del cerebro ha sido estudiado extensamente, incluyendose regiones específicas, tales como la corteza cerebral y el cerebelo. En resumen, los cambios más importantes pueden agruparse en varias fases:

Fase I: Inducción de la placa neural. Proliferación neuronal. Organogénesis embrionaria del sistema nervioso central (SNC) desde la concepción. Multiplicación y posterior proliferación de neuroblastos.
Fase II: Migración neuronal. Migración y diferenciación de neuroblastos con crecimiento de los axones y dendritas.
Fase III: Agregación neuronal. Formación de conexiones interneuronales con sinapsis y síntesis de neurotransmisores.
Fase IV: Diferenciación celular. Formación de glioblastos seguida de diferenciación de astroglía y oligodendroglía. Recubrimiento de los axones por mielina.
Fase V: Sinaptogénesis. Estado adulto, maduro.
Fase VI: Muerte neuronal. Eliminación de algunas conexiones formadas inicialmente y el mantenimiento de otras.

En cuanto a la evolución temporal del cerebro humano se piensa que sucede la siguiente manera: inducción neuronal (3-4 semanas de gestación); proliferación de neuroblastos (8-25 semanas de gestación); migración neuronal y agregación selectiva neuronal (8-34 semanas de gestación); diferenciación neuronal, formación de vías específicas de conexión (5 semanas de gestación-4 años de vida); muerte neuronal en corteza y eliminación de sinapsis selectivas en corteza (2-16 años) y mielinización (25 semanas de gestación-20 años). Considerando que el cerebro humano contiene del orden de cien mil millones de neuronas y que prácticamente no se añaden neuronas después del nacimiento, puede calcularse que las neuronas deben generarse en el cerebro a un ritmo promedio de más de 250.000/min.

2.1.1. Fase I: Proliferación neuroblástica. Organogénesis embrionaria del sistema nervioso central desde la concepción.
El primer evento que tiene lugar en la organogénesis del tejido nervioso es la formación de una lámina plana de células en la superficie dorsal del embrión en desarrollo (la placa neural). Este tejido se pliega luego formando una estructura alargada y hueca, el tubo neural. A partir de él y por proliferación de las células epiteliales de su zona terminal, aparecen varios tipos de poblaciones celulares diferenciadas que forman el sistema nervioso y evolucionan de la siguiente forma:

El acontecimiento crítico de esta fase es el proceso por el cual, durante la fase de gastrulación del embrión, el mesodermo induce la capa superior (el ectodermo), para transformarlo en un tejido neural, llamado placa neural. Todo el ectodermo es capaz de recibir desde el mesodermo esta señal inductora. Parece que la interacción entre ambos tejidos se debe a la difusión de proteínas de bajo peso molecular y cAMP desde el mesodermo hasta el ectodermo. Posteriormente, la placa neural se pliega para formar el tubo neural, que se compone de una capa de células llamada neuroepitelio. Durante la formación del tubo neural, el neuroepitelio es mitóticamente activo, de modo que empiezan a formarse neuroblastos, que se acumulan en las zonas ventriculares y subventriculares a lo largo de su perímetro. A partir de esta capa de células se originarán las neuronas, astrocitos, oligodendrocitos y células ependimiales que forman el SNC de los mamíferos. Ciertas proteínas parecen ser importantes en la división del neuroectodermo en diferentes grupos de células.
El ciclo celular de los neuroblastos se acompaña de una serie de cambios morfológicos. Así, durante la fase de síntesis de DNA, las células tienen forma alargada con el nucleo en el extremo subventricular del tubo neural. Cuando el ciclo celular entra en la fase G2, la célula adquiere una forma esférica y se sitúa a nivel de la superficie ventricular donde tiene lugar la mitosis.
A pesar de que no se conocen bien los factores que regulan la proliferación de los neuroblastos, existe la posibilidad de que neurotransmisores, tales como la serotonina, noradrenalina, acetilcolina, g-aminobutirato (GABA) y dopamina actúen como señales reguladoras de la neurogénesis. Recientes estudios demuestran que el péptido intestinal vasoactivo podría intervenir en la regulación de la mitosis de los neuroblastos. Por otra parte se ha sugerido que el potencial de membrana podría jugar un papel importante en la mitogénesis celular.
La insulina y las hormonas tiroideas podrían actuar en la fase de desarrollo neuronal. Recientemente se ha descrito que la máxima expresión de los receptores de insulina y del factor de crecimiento insulínico (IGF) durante el desarrollo del cerebro de rata, coinciden con el período de proliferación neuronal. Sin embargo, los niveles de dichos receptores permanecen relativamente altos durante posteriores fases del desarrollo neuronal. Asimismo, en fases embrionarias del cerebro de pollo, se han encontrado receptores de insulina y del factor de crecimiento insulínico. También, se ha descrito la presencia de receptores de hormonas tiroideas, en concreto de 3,3′,5-triiodotironina, en fases tempranas del desarrollo cerebral. No obstante, la importancia de las hormonas tiroideas es mucho mayor durante fases posteriores y, sobre todo, durante la mielinización.
El momento del desarrollo en el que comienzan a aparecer las neuronas es diferente en cada especie. Comparativamente la neurogénesis en la rata y el gato tiene lugar en un período de la gestación posterior al que tiene lugar en primates. En la rata, el número de células se incrementa 1000 veces entre los 10 y 21 días de gestación, de tal manera, que las neuronas constituyen la mayoria de las 108 células presentes en el SNC de la rata en el momento del nacimiento. Las implicaciones de la neurogénesis temprana en el hombre (40 días de gestación) no se conocen, pero existe la posibilidad de que las neuronas necesiten un período largo de adaptación al medio para poder ejercer funciones altamente especializadas como son la memoria, el aprendizaje, etc. Las clases de neuronas que se forman durante la fase de proliferación, dependen de factores moleculares y genéticos que se manifiestan en la zona generativa y que varían con la región del SNC.

2.1.2. Fase II: Migración neuronal. Migración y diferenciación de neuroblastos con crecimiento de los axones y dendritas.
Cuando ha finalizado la proliferación celular, las neuronas postmitóticas migran desde la zona ventricular del tubo neural hasta los lugares donde van a residir finalmente. Sólo excepcionalmente las neuronas continúan proliferando, a la vez que migran de la zona ventricular. La posición final que las neuronas van a ocupar en el neurocórtex puede estar determinada por su posición en la zona generativa, así como el momento en que la célula se hace postmitótica. Las células que se generan tempranamente ocuparán capas corticales más profundas, mientras que las células formadas tardiamente ocuparán posiciones superficiales.
Ciertas células glíales, dispuestas radialmente, sirven como soporte para los movimientos migratorios ameboides de las neuronas. Se ha descrito que moléculas de naturaleza sialoglicoprotéica, conocidas como moléculas de adhesión celular nerviosa (N-CAM), favorecen las interacciones entre las neuronas y las células de la glía. Al final de la gestación, estas células glíales radiales se transforman en astrocitos fibrosos. El mecanismo molecular de la migración neuronal no esta totalmente aclarado. Algunos factores, como las N-CAM junto con las N-caderinas pueden participar en el reconocimiento entre neuronas y células glíales. Se han realizado experimentos en cultivos celulares que muestran el fenómeno de migración de las neuronas a lo largo de las células Bergman (glíales) en el cerebelo, indicando que, entre neuronas y glía se establecen puntos de contacto (punctua adherencia). Por otro lado, existen moléculas de naturaleza glicoprotéica que parecen regular el proceso de migración neuronal.
En el desarrollo del cerebelo, la proliferación y diferenciación de neuroblastos sucede en la etapa postnatal, excepto para las células de Purkinje. Sin embargo, el cerebro se desarrolla antes del nacimiento. Por lo tanto, la sincronización de acontecimientos entre las Fases I y II varía en las distintas zonas del cerebro, pero siempre se produce una evolución progresiva y gradual entre ambos estados. Por ejemplo, la gliogénesis en la zona ventricular de la corteza cerebral de rata se inicia en el día 18 de la gestación, momento en que la neurogénesis en la corteza es contínua.

2.1.3. Fase III: Agregación neuronal. Formación de conexiones interneuronales con sinapsis y síntesis de neurotransmisores.
Cuando las neuronas llegan a su localización definitiva, tienden a agregarse formando las diferentes capas de la corteza cerebral, o bien, grupos nucleares. Moléculas de naturaleza glucoproteica y glucolipídica intervienen en las interacciones entre neuronas. Un grupo de glicoproteínas de la superficie celular que han sido aisladas de la retina nerviosa de pollo, son las moléculas de adhesión celular nerviosa (N-CAM). Estas moléculas parecen funcionar como un ligando en la identificación y adhesión entre las células. Las N-CAM sufren cambios sustanciales relativos a su cantidad en las superficies celulares durante el desarrollo y la migración celular. Durante el desarrollo aparecen diversas subclases de N-CAM, que difieren en su contenido de ácido siálico y algunas de ellas poseen mayores capacidades para la interacción (Bradford, 1988).
Empleando cultivos celulares, se ha puesto de manifiesto que las superficies glíales pueden favorecer el proceso de agregación neuronal y que sustancias como la poli-L-lisina, también favorecen dicha agregación.

2.1.4. Fase IV: Diferenciación celular. Formación de los conos de crecimiento. Fasciculación.
La diferenciación neuronal se lleva a cabo mediante el crecimiento del cuerpo celular, la elaboración de axones y dendritas, y la adquisición de la propiedad de propagar potenciales de acción. En la neurona existen unas zonas llamadas por Ramón y Cajal conos de crecimiento, de donde se originan las dendritas y los axones. Los conos de crecimiento presentan filopodios, que avanzan y se retraen en función de las características del medio. La regulación de los fenómenos que tienen lugar durante la diferenciación celular no es del todo conocida, aunque, neuropéptidos como la somatostina, colecistoquinina, sustancia P ó el polipéptido intestinal vasoactivo parecen estar estar estrechamente relacionados con los fenómenos de elongación axónica e interconexión celular. Por otro lado, componentes de la matriz extracelular como laminina, fibronectina y colágeno, factores tróficos como el NCF, neurotransmisores como serotonina, dopamina o acetilcolina, así como interacciones con células glíales, parecen estar implicados en este proceso.
Los axones de larga proyección tienden a crecer juntos en un fascículo común. La fasciculación de los axones está favorecida por la presencia de las N-CAM. La neurona elonga sus axones para formar conexiones aferentes o eferentes. A continuación existe una eliminación selectiva de axones, de manera que aproximadamente en el adulto existen la mitad de las terminaciones axónicas que en el recién nacido.
Durante la diferenciación neuronal se activan los procesos de síntesis de RNA y proteínas, aumenta la actividad de enzimas como la acetilcolinesterasa (EC 3.1.1.7), Na+-K+-ATPasa (EC 3.6.1.3), tirosina 3-hidroxilasa (EC 1.14.3.a), GABA a-cetoglutarato aminotransferasa (EC 2.6.1.19), etc. Asimismo, aumenta la actividad de enzimas de la glucolisis, del ciclo de los ácidos tricarboxílicos y de la síntesis de lípidos.
El proceso de diferenciación neuronal está favorecido por la insulina y los factores de crecimiento insulínico (IGF-1 e IGF-2). La insulina estimula la síntesis de proteínas, activa ciertas actividades enzimáticas en cultivos de neuronas, favorece la producción de neuritas y la adquisición de la capacidad de neurotransmisión. Se ha comprobado que in vitro, algunos neurotransmisores como la serotonina, favorecen el crecimiento de neuritas y el mantenimiento de las neuronas en cultivo.
El factor de crecimiento nervioso (NGF) es otra sustancia que posee acciones peculiares sobre el crecimiento y desarrollo nervioso. En forma de dímero activo, es decir, NGF-b, esta sustancia tiene una potente acción neurotrófica sobre aquellas neuronas que contienen catecolaminas. Así, el NGF incrementa el número de neuroblastos si se aplica en un estadio precoz del desarrollo; incrementa el tamaño neuronal y el crecimiento de los axones del sistema simpático periférico y de los ganglios sensoriales, tanto in vivo como in vitro; incrementa el tamaño neuronal y la producción de neurotrasmisores en ganglios cuando se aplica después de constituidas las sinapsis y de que hayan dejado de alargarse las prolongaciones. Se trata pues, de una proteína con una influencia profunda sobre el crecimiento y desarrollo neural, especialmente en el sistema adrenérgico. Posee claras influencias quimiotácticas sobre los patrones de inervación y reinervación tanto in vivo como in vitro. El NGF ejerce también efectos neurotróficos sobre fibras adrenérgicas periféricas in vivo e in vitro y colinérgicas del sistema nervioso central.
Existen evidencias de que la somatostina aumenta el crecimiento de neuritas. Otros trabajos sugieren que el piruvato favorece el crecimiento de neuronas en cultivo. Igualmente, la presencia de astrocitos favorece el crecimiento de neuronas colinérgicas.
En la rata, el proceso de diferenciación neuronal es fundamentalmente postnatal (2-3 semanas), aunque el crecimiento axonal comienza prenatalmente y dura también hasta la tercera semana postnatal. En el hombre, la diferenciación neuronal empieza en el período prenatal y puede durar hasta los cuatro años de edad.

2.1.5. Fase V: Sinaptogénesis. Estado adulto, maduro.
Después de conseguir su destino final, las neuronas comienzan a generar prolongaciones dendríticas axónicas que las capacitan para recibir contactos de otras células. Habitualmente se generan más contactos de los que serán precisos para la neurona adulta, madura y diferenciada. Las prolongaciones axónicas se ven guiadas, en su trayecto, por factores mecánicos y químicos. Los axones en crecimiento contienen orgánulos subcelulares como neurotúbulos, neurofilamentos, mitocondrias, vesículas recubiertas y lisas, retículo endoplásmico y algunos cúmulos de ribosomas. Los microtúbulos parecen ser necesarios para formar la armazón estructural que mantiene la estabilidad de las fibras alargadas.
La mayoría de las sinapsis consisten en una región especializada en el saco axónico presinaptico, una región receptora en una dendrita postsináptica y una estrecha hendidura entre ambas regiones. La cuestión principal es cómo un axón en crecimiento identifica el lugar en que se formará una sinapsis. Existen dos explicaciones alternativas, aunque no excluyentes entre sí, sobre la forma en que las neuronas alcanzan sus dianas y operan sus conexiones precisas durante las fases del desarrollo: la hipótesis de la afinidad química o reconocimiento molécular y la hipótesis de la actividad neuronal.
La hipótesis de reconocimiento molecular sugiere que cada neurona tiene especificada una identidad molecular que le permite ser reconocida por otras neuronas que entran en conexión con ella (Yuste, 1994). A este respecto se ha propuesto que las macromoléculas de la superficie axónica ofrecen lugares de identificación complementarios con respecto a las situadas en la membrana postsinaptica. La sinaptogénesis es un proceso tardío de la diferenciación neuronal, si bien algunas sinapsis aparecen durante fases más tempranas. La hipótesis de la actividad neuronal, destaca la importancia de la actividad neuronal durante el desarrollo, indíca que el patrón de actividad neuronal generado por los estímulos externos podía cambiar las conexiones talamo-corticales, en virtud de la regla según la cual las conexiones que se utilizan quedan asentadas, en tanto que desaparecen las conexiones menos utilizadas.
Se ha encontrado que la serotonina puede estimular la sinaptogénesis, aumentando el desarrollo de neuropilos y de la sinapsis en neuronas en cultivo. También conviene señalar que durante el establecimiento de la sinapsis, se produce un incremento en el metabolismo oxidativo cerebral y aumenta la síntesis de fosfolípidos y colesterol.
Se cree que en la sinapsis existe una importante transferencia bidireccional de sustancias esenciales para la supervivencia y normal funcionamiento de las células presinápticas y postsinápticas, como por ejemplo, el factor de crecimiento nervioso (NGF).
Recientemente se ha demostrado la existencia de grupos coactivos de neuronas que ocupan territorios discretos en cortes de cerebro, estos grupos han recibido el nombre de dominios neuronales. La co-activación de un dominio puede ser mediado por un tipo de conexiones entre dendritas de neuronas llamadas uniones comunicantes o de hendidura (gap junctions). Tales uniones son complejos proteínicos que forman un túnel entre dos células cercanas, permitiendo el paso de iones y pequeños metabolitos. Se ha demostrado que las neuronas acopladas eléctricamente entre sí por uniones de hendidura pueden activarse con idéntica eficacia, si no mayor, que las neuronas conectadas por sinapsis. No obstante, se ha podido comprobar que el acoplamiento entre neuronas desaparece al madurar la corteza, coincidiendo esta desaparición con el final del período crítico del desarrollo. En base a estas observaciones, se ha planteado la hipótesis según la cual los dominios neuronales unen entre sí a las células que posteriormente estaran comunicadas con sinapsis habituales. Según este modelo, las uniones de hendidura desaparecen durante el desarrollo y son remplazadas en su función por conexiones sinapticas.
El funcionamiento integrador del sistema nervioso se basa principalmente en la conectividad existente entre sus elementos básicos: las neuronas. Estas conexiones están determinadas en gran parte por factores genéticos, y una vez que se forman permanecen estables. Sin embargo, cada vez se resalta más el hecho de la posible modificación de las conexiones neuronales. Esta modificación de las conexiones establecidas entre las neuronas se denomina plasticidad neuronal. Los principales cambios plásticos son: modificaciones de las neuronas y sus conexiones como resultado de las interacciones con el medio durante el desarrollo neuronal postnatal; los cambios en conectividad que ocurren después de un daño cerebral o la plasticidad que ocurre durante el aprendizaje.

2.1.6. Fase VI: Muerte neuronal.
No se sabe cómo viene determinada la especificidad en la supervivencia de las conexiones sinápticas. Posiblemente, una formación excesiva inicial de conexiones viene seguida por una degeneración de todas, excepto las correctas. Está es la denominada hipótesis de la muerte celular. Durante el desarrollo del SNC se generan un gran número de neuronas que han de ser selectivamente eliminadas.
Las neuronas necesitan determinados factores de crecimiento para sobrevivir, puesto que los niveles de estos factores son muy bajos, las neuronas compiten por ellos, de tal manera, que si no pueden conseguirlos, mueren. Este fenómeno se denomina muerte celular natural . Se han descrito tres clases diferentes de factores de crecimiento por los que compiten las neuronas: el factor de crecimiento nervioso (NGF), el factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) y la neurotrofina-3 (NT-3). Los tres pertenecen a la familia de factores de crecimiento nervioso.

La cascada de señales intracelulares implicada en la protección de la muerte apoptótica generada por deprivación de señales de supervivencia.
La muerte celular programada (PCP; también denominada apoptosis) ocurre de
manera natural durante el desarrollo del sistema nervioso y esta regulada por la
actividad de un conjunto de genes. La muerte por apoptosis se caracteriza por la
existencia de condensación de la cromatina, fragmentación del DNA,
desorganización del citoesqueleto, etc.
Existen evidencias de que la muerte apoptotica ocurre en diversos estados neuropatológicos como ALS, enfermedades de Parkinson y Alzheimer y como consecuencia de procesos de isquemia en el cerebro. El concepto de que la muerte neuronal que se observa en dichas circunstancias puede ser, en una importante proporción, de naturaleza apoptótica, ha llevado a intentar investigar los mecanismos subyacente en la apoptosis neuronal con el fin de poder diseñar estrategias terapéuticas que logren paliar los efectos de dichas patologías. Para ello, y entre otras estrategias, se han utilizado varios modelos de apoptosis en cultivos neuronales.
Uno de estos modelos son las neuronas granulares de cerebelo. Se pueden obtener cultivos muy homogéneos de estas células, que solamente logran sobrevivir in vitro si el medio de cultivo contiene una elevada concentración de KCl (>20 mM). A concentraciones de KCl más fisiológicas (<10 mM), las neuronas granulares mueren por apoptosis. Muy poco se conoce de los mecanismos implicados en el programa de muerte neuronal en este modelo. Menos aún se conoce de mediante que mecanismos celulares, una elevada concentración de KCl permite la supervivencia de estas neuronas. Una de las hipótesis de trabajo propuestas, indica que la despolarización inducida por la
alta concentración de KCl provocaría la liberación de peptidos, que actuando a través de sus receptores podrían aumentar la concentración intracelular de AMP cíclico. Este aumento en la concentración de nucleótido cíclico seria un elemento clave en la cascada celular de supervivencia generada por una elevada concentración de KCl.En este sentido, se ha descrito que el PACAP parece tener un afecto anti-apoptotico en este modelo, que estaría mediado por la activación de la adenilato ciclasa y posterior activación de la vía de las quinasas MEK-ERK.

2.3. Desarrollo y linaje de las líneas de células clonales
Las líneas de células inmortalizadas sirven como sistemas de modelo para el estudio del desarrollo neural y restauración de las funciones en modelos de enfermedades neurológicas. Recientemente, mediante técnicas de ingeniería genética se han producido líneas celulares con características específicas gracias a la inserción de genes en una célula inmortal preexistente o mediante la inmortalización de células primarias. Las líneas de células de neuroblastoma y glioma, obtenidas originariamente a partir de células tumorales únicas, suponen una oportunidad especial para investigar las diferencias que existen entra las neuronas y la glía. Las ventajas especiales se refieren a la producción de grandes poblaciones homogéneas de estas células mediante clonación, que pueden cultivarse en condiciones controlables y manipulables (Geller, 1991a). Estas líneas celulares comprenden diversos clonos celulares neuronales tales como la línea C1300, células glíales centrales de las cuales destacamos los astrocitomas C6 y CHB (McMorris, 1973) o células glíales periféricas como, por ejemplo, las líneas tumorales de células de Schwann, RN-2 (Pfeiffer, 1972). Las dos líneas de células clonales, neuroblastoma C1300 y glioma C6, producen un amplio rango de proteínas específicas distintas, lo que destaca su naturaleza esencialmente diferente.

2.3.1. Líneas celulares de neuroblastoma
La línea de neuroblastoma C1300 fue establecida por Agusti-Tocco, G. y Sato, G. en 1969 por clonación de un neuroblastoma de ratón obtenido en el laboratorio Jackson (Bar Harbor, Maine). Las células tumorales fueron adaptadas a celúlas en cultivo utilizando técnicas de transito alternado animal-cultivo y crecidas en un medio Ham´s F10 suplementado con 15% de suero de caballo y 2.5 % de suero fetal bovino. El clon C1300 tiene en cultivo la apariencia de neuroblastos con procesos elongados que emanan del cuerpo (ATCC, 1992).
La línea C1300 aparece en cultivo como neuronas maduras y sintetiza las enzimas necesarias para la síntesis de neurotransmisores, principalmente, acetilcolinesterasa (EC 3.1.1.7), dopamina b-hidroxilasa (EC 1.14.2.1), colina acetiltransferasa (EC 2.3.1.6), catecol o-metiltransferasa (EC 2.1.1.6), DOPA descarboxilasa (EC 4.1.1.26) y tirosina 3-hidroxilasa (EC 1.14.3.a) (McMorris, 1973; Waymire, 1978). En células de neuroblastoma C1300, se ha demostrado que al inducir un aumento en el AMP cíclico incrementa específicamente la actividad de la tirosina hidroxilasa y de la dopamina b-hidroxilasa (Waymire, 1978).
Las células de neuroblastoma C1300 en cultivos muestran propiedades electrofisiológicas esencialmente similares a las neuronas normales. Entre ellas están la generación de potenciales de acción sensibles a la tetrodotoxina así como la sensibilidad a la acetilcolina. En estas células, muchas de las enzimas de la síntesis de neurotransmisores existen y son activas, siendo el AMP cíclico un agente importante en la estimulación y mantenimiento de algunas de estas enzimas. El AMP cíclico estimula así mismo, el crecimiento de neuritas en las células de neuroblastoma en cultivo (Rindler, 1978).

2.3.2. Líneas celulares de astrocitoma
El clon C6 ha sido aislado de un glioma de rata Wistar inducido por la inyección del carcinógeno N-nitrosometilurea, después de una serie de cultivos alternados y pasaje por animales (Benda, 1968.; McMorris, 1973). Las células fueron cultivadas en medio Ham´s F10 (82.5%) con suero de caballo (15%) y suero fetal bovino (2.5%). Esta línea celular es capaz de desempeñar sus funciones organo-específicas sobre un período de un año y es capaz de producir elevados niveles de actividad de la gliceril fosfato deshidrogenasa cuando es estimulada por glucocorticoides (ATCC, 1992).
La forma de estas células depende, en gran parte, de las condiciones de cultivo utilizadas. Las células que crecen en cultivos en suspensión son casi siempre redondas con pocas prolongaciones. Sin embargo, cuando crecen sobre superficies planas muestran una diversidad morfológica notable, con prolongaciones celulares y neuritas, que se forman con facilidad, mientras que los cuerpos celulares adoptan una forma alargada (ATCC, 1992.; Benda, 1968).
El origen glíal de la C6, fue confirmado por la producción de altos niveles de la proteína S-100, el fenotipo molecular más característico del cerebro de los vertebrados y que ha sido encontrado en numerosos tumores cerebrales, tanto de humanos como en otros animales (ATCC, 1992.; Benda, 1968; Gysin, 1980; Pfeiffer, 1970). Se ha sugerido que la S-100 puede tener un papel importante en el desarrollo y fisiología del cerebro (Phillips, 1993), quizás en el control de la actividad de la trombina localizada en el cerebro con propósitos, tales como mitogénesis y diferenciación (Dinhanich, 1991) o en la modulación de la acción de la endotelina-1 sobre las arterias cerebrales (Ehrenreich, 1993).
Entre las propiedades específicas del glioma C6, están la biosíntesis de proteína S-100 (Gysin, 1980; Phillips, 1993) y la inducción de la glicerol 3-fosfato deshidrogenasa mediante la hidrocortisona (Rindler, 1978). Lo mismo ocurre con la inducción de la lactato deshidrogenasa mediante la noradrenalina, que es precedida por una elevación del AMP cíclico. La movilización de glucógeno glíal mediante la noradrenalina también está presente en estas células y está mediada por AMP cíclico. Estos efectos resultan de la interacción de la noradrenalina con los receptores b situados en la superficie de las células glíales, ya que los b-antagonistas impiden estas respuestas (McMorris, 1973). Se ha demostrado en líneas de glioma C6-2B que la acumulación de AMP cíclico es inhibida por incremento de la concentración de Ca+2 en el citosol (Debernardi, 1993).
En los cultivos de células glíales clonales se ha estudiado la biosíntesis y propiedades de diversas macromoléculas. En este sentido, se ha investigado la síntesis de la proteina S-100 (Gysin, 1980; Phillips, 1993), la de los mucopolisacáridos, glucolípidos y diversas glucoproteínas, demostrandose que son idénticas a las encontradas en el cerebro in vivo.
La acumulación de proteína fibrilar ácida de la glía (GFAP) es un rasgo característico de la gliosis astrocítica. El (-)-deprenil, un inhibidor específico de la monoamino oxidasa (MAO) (EC 1.4.3.4), disminuye la cantidad de mRNA GFAP en cultivos de glioma C6. Este estudio indica por lo tanto que el (-)-deprenil puede ser utilizado para regular la astrogliosis que sigue a daños en el sistema nervioso central al igual que en algunas enfermedades neurodegenerativas (Li, 1993).
En la línea celular del glioma C6, con una tasa de crecimiento muy elevada, apenas existen uniones comunicantes (Naus, 1991a). Sin embargo, la transfección de estas células con cDNA de la conexina 43 ( proteína que forma el canal de la uniones comunicantes en astrocitos), inhibe drásticamente su crecimiento (Giaume, 1991a; Zhu y col., 1991). Además, cuando las células del glioma C6 se cocultivan con células de esta misma línea transfectadas con cDNA de la conexina 43, se inhibe la proliferación de las células de glioma C6. Por consiguiente se ha sugerido que la inhibición de la proliferación es llevada a cabo por la secreción de factores inhibidores del crecimiento y que en esta secreción están directamente implicadas las uniones comunicantes (Zhu y col., 1992).
Los sistemas GABAérgicos han sido investigados en astrocitoma C6 y en neuroblastoma C1300 y comparados con los obserbados en córtex de cerebro de ratón. En las células en cultivo, solamente la actividad de la glutamato deshidrogenasa es igual o mayor que la del córtex cerebral. La actividad de la glutamato descarboxilasa en ambas líneas celulares fue ligeramente menor, mientras las actividades de la GABA-transaminasa y la semialdéhido succínico deshidrogenasa eran sensiblemente menores a las encontradas en cerebro. A pesar de la disparidad en la actividad enzimática, las concentraciones de GABA, glutamato y a-cetoglutarato son similares en las líneas celulares y en el córtex cerebral. Los farmacos anticonvulsivantes, tales como valproato y aminooxiacetato (AOA) incrementan la concentración de GABA en el córtex, aunque tienen poco o ningún efecto sobre las células en cultivo. Las diferencias en la respuesta de los sistemas GABAérgicos entre el cerebro de ratón y las líneas celulares pueden ser debidas a que las células en cultivo son de origen tumoral y no representan un sistema integrado (Passonneau y col., 1977).
Recientemente, estudios in vivo, ex vivo e in vitro de tumores inducidos en cerebros de rata por inyección de células de glioma C6, usando resonancia magnetica nuclear de carbonos en una (NMR-1D) y dos dimensiones (NMR-2D), ha reportado que el N-acetil-L-aspartato, GABA y N-acetil-L-aspartil-L-glutamato son indetectables en los estudios ex vivo e in vitro. Se detectan altas concentraciones en el medio ácido de los tumores de alanina, lactato y acetato, además de, aspartato, glutamato, glutamina, succinato y glicina, entre otros. Sin embargo, sólo se detecto en este tipo de células hipotaurina y fosfocolina. Las altas concentraciones de lactato en tumores de cerebro pueden deberse a un aumento de la glucolisis aerobia (Remy y col., 1994).

3.1. Estructura neuronal
La neurona posee determinadas particularidades que hacen de ella una unidad funcional muy especial. Una característica fundamental le es exclusiva: la escasa posibilidad de renovación de las células degeneradas. De modo que el cerebro humano que inicialmente posee aproximadamente 1011 neuronas, suele perder alrededor de 50.000 a 100.000 sin que se produzca reparación de esta pérdida. Las neuronas son estructural y funcionalmente unidades celulares, tienen la característica de recibir estímulos nerviosos provenientes de otras neuronas, ya sean excitatorios o inhibitorios, y conducir el impulso nervioso.
Las neuronas poseen proteínas específicas como lo son: la GP-350 soluble unida a la membrana, es específica del cerebro y está localizada en las células piramidales y estrelladas; la sinaptina contenida en las vesículas sinápticas y en las membranas plasmáticas de la sinapsis; la D1, D2 y D3 son proteínas específicas del cerebro, localizadas en las membranas sinápticas y que difieren en su peso molecular y la P-400, proteína que está unida a las membranas y que se halla solamente en la capa molecular del cerebelo, donde existe en las dendritas de las células de Purkinje.
Las neuronas son células que poseen dos grandes y notables propiedades como son: la irritabilidad, que le confiere a la célula la capacidad de respuesta a agentes físicos y químicos con la iniciación de un impulso y la conductibilidad, la cual le proporciona la capacidad de transmitir los impulsos de un sitio a otro. El grado en que estén desarrolladas estas dos propiedades protoplasmáticas en las neuronas, junto con la gran diversidad de formas y tamaños de los cuerpos celulares y la longitud de sus prolongaciones distinguen a este tipo de células de otras. El término neurona se refiere a la célula nerviosa completa, incluyendo su núcleo, citoplasma que lo rodea, denominado pericarión, y una o más extensiones protoplasmáticas, las cuales suelen ser axones y/o dendritas.
Por lo general los somas de las neuronas están agrupados en una especie de masa. En el SNC se les denomina núcleos a los grandes cuerpos celulares no encapsulados; en el SNP, generalmente estos grupos están encapsulados y se les conoce como ganglios.
La neurona es la célula fundamental y básica del sistema nervioso. Es una célula alargada, especializada en conducir impulsos nerviosos. En las neuronas se pueden distinguir tres partes fundamentales, que son: el citón o soma o cuerpo celular, corresponde a la parte más voluminosa de la neurona. Aquí se puede observar una estructura esférica llamada núcleo. Éste contiene la información que dirige la actividad de la neurona. Además, el soma se encuentra el citoplasma. En él se ubican otras estructuras que son importantes para el funcionamiento de la neurona, las dendritas, que son prolongaciones cortas que se originan del soma neural. Su función es recibir impulsos de otras neuronas y enviarlas hasta el soma de la neurona. El axón, es una prolongación única y larga. En algunas ocasiones, puede medir hasta un metro de longitud. Su función es sacar el impulso desde el soma neuronal y conducirlo hasta otro lugar del sistema.
El cuerpo de la célula nerviosa, como el de las otras células, que consiste esencialmente en una masa de citoplasma en el cual está incluido el núcleo; está limitado por su lado externo por una membrana plasmática. Es a menudo el volumen del citoplasma dentro del cuerpo de la célula es mucho menor que el volumen del citoplasma en las neuritas.

  • Núcleo: por lo común se encuentra en el centro del cuerpo celular. Es grande, redondeado pálido y contiene finos gránulos de cromatina muy dispersos. Por lo general las neuronas poseen un único núcleo que está relacionado con la síntesis de ácido ribononucleico RNA. El gran tamaño probablemente se deba a la alta tasa de síntesis proteica, necesario para mantener el nivel de proteínas en el gran volumen citoplasmático presente en las largas neuritas y el cuerpo celular.
  • Sustancia de Nissl: consiste en gránulos que se distribuyen en todo el citoplasma del cuerpo celular excepto en la región del axón. Las micrografías muestran que la sustancia de Nissl está compuesta por retículo endoplasmático rugoso dispuestos en forma de cisternas anchas apiladas unas sobre otras. Dado que los ribosomas contienen RNA, la sustancia de Nissl es basófila y puede verse muy bien con tinción azul de touluidina u otras anilinas básicas y microscopio óptico. Es responsable de la síntesis de proteínas, las cuales fluyen a lo largo de las dendritas y el axón y reemplazan a las proteínas que se destruyen durante la actividad celular. La fatiga o lesión neuronal ocasiona que la sustancia de Nissl se movilice y concentre en la periferia del citoplasma. Esto se conoce con el nombre de cromatólisis.
  • Aparato de Golgi: cuando se ve con microscopio óptico, después de una tinción de plata y osmio, aparece como una red de hebras ondulantes irregulares alrededor del núcleo. En micrografías electrónicas aparece como racimos de cisternas aplanadas y vesículas pequeñas formadas por retículos endoplasmáticos lisos. Las proteínas producidas por la sustancia de Nissl son transferidas al aparato de Golgi donde se almacenan transitoriamente y se le pueden agregar hidratos de carbono. Las macromoléculas pueden ser empaquetadas para su transporte hasta las terminaciones nerviosas. También se le cree activo en la producción de lisosomas y en la síntesis de las membranas celulares.
  • Mitocondrias: Dispersas en todo el cuerpo celular, las dendritas y el axón. Tienen forma de esfera o de bastón. En las micrografías electrónicas las paredes muestran doble membrana. La membrana interna exhibe pliegues o crestas que se proyectan hacia adentro de la mitocondria. Poseen muchas enzimas que toman parte en el ciclo de la respiración, por lo tanto son importantes para producir energía.
  • Neurofibrillas: Con microscopio óptico se observan numerosas fibrillas que corren paralelas entre si a través del cuerpo celular hacia las neuritas (tinción de plata). Con microscopio electrónico se ven como haces de microfilamentos de aproximadamente 7 mm de diámetro. Contienen actina y miosina y es probable que ayuden al transporte celular.
  • Microtúbulos: Se ven con microscopio electrónico y son similares a aquellos observados en otro tipo de células. Tienen unos 20 a 30 nm de diámetro y se hallan entremezclados con los microfilamentos. Se extienden por todo el cuerpo celular y sus prolongaciones. Se cree que la función de los microtúbulos es el transporte de sustancias desde el cuerpo celular hacia los extremos dístales de las prolongaciones celulares.
  • Lisosomas: Son vesículas limitadas por una membrana de alrededor de 8 nm de diámetro. Sirven a la célula actuando como limpiadores intracelulares y contienen enzimas hidrolíticas.
  • Centríolos: Son pequeñas estructuras pares que se hallan en las células inmaduras en proceso de división. También se hallan centríolos en las células maduras, en las cuáles se cree que intervienen en el mantenimiento de los microtúbulos.
  • Lipofusina: Se presenta como gránulos pardo amarillentos dentro del citoplasma. Se estima que se forman como resultado de la actividad lisosomal y representan un subproducto metabólico. Se acumula con la edad.
  • Melanina: Los gránulos de melanina se encuentran en el citoplasma de las células en ciertas partes del encéfalo, como por ejemplo la sustancia negra del encéfalo. Su presencia está relacionada con la capacidad para sintetizar catecolaminas por parte de aquellas neuronas cuyo neurotransmisor es la dopamina.

La superficie celular o membrana, que limita la neurona, reviste una especial importancia por su papel en la inclinación y la transmisión de los impulsos nerviosos. El plasmalema o membrana plasmática es una doble capa de moléculas de fosfolípidos que tiene cadenas de hidrocarburos hidrofóbicos orientados directamente hacia el aspecto medial de la membrana. Dentro de esta estructura se encuentran moléculas de proteínas, de las cuales algunas pasan a través de todo el espesor de este estrato y proporcionan canales hidrofílicos a través de los cuales los iones inorgánicos entran o salen de la célula. Los iones comunes (sodio, potasio, calcio y cloro) poseen un canal molecular específico. Los canales tienen una entrada que regula la carga eléctrica o voltaje, lo cual significa que se abre y cierra en respuesta a cambios de potencial eléctrico a través de la membrana.
El núcleo de este tipo de células es voluminoso hasta de 20 mm de diámetro, de forma esférica y situado en el centro del cuerpo nuclear, incluyendo una heterocromatina que se halla en cantidad pequeña y marginada en la superficie interna de la cubierta nuclear.
El cuerpo celular o pericarión suele ser grande en comparación con otras células y varía de 4 a 135 mm de diámetro, su forma es variable en extremo, y depende del número y orientación de sus prolongaciones.
El aparato de Golgi es un organelo citoplasmático provisto de acúmulos de cisternas aplanadas, estrechamente, yuxtapuestas, las cuales se encuentran apiladas y rodeadas por muchas vesículas pequeñas, es un sistema continuo agranular o de superficie lisa. La superficie es el área donde se adhieren los carbohidratos de algunas proteínas, que posteriormente se convierten en glucoproteínas, estas se transportan en forma de vesículas en dirección distal o a lo largo de las prolongaciones citoplasmáticas para renovar las vesículas sinápticas en los bulbos terminales de las terminaciones axónicas y también contribuyen a la renovación de la membrana neuronal (Roselli, 1997).
Los lisosomas son grandes vesículas que contienen enzimas que catalizan la descomposición de moléculas grandes no necesarias, generalmente son numerosas.
Las mitocondrias son organelos citoplasmáticos dispersos en el pericarión, dendritas y axones; son esféricos en forma de bastoncillo, o filamentosas, tienen una longitud de 0.2 a 1.0 mm y un diámetro de 0.2 mm. Las mitocondrias de las neuronas muestran su característica de membrana doble periférica con crestas o pliegues internos. En estas se depositan las enzimas que tienen que ver con diversos aspectos del metabolismo celular, incluyendo la respiración y la fosforilación; son el sitio donde se produce energía en las reacciones de la fisiología celular (Jones, et al., 1985).
El axón de una neurona principalmente está rodeado por una vaina de mielina, que empieza cerca del origen del axón y finaliza en las cercanías de sus ramas terminales en el sistema nervioso, la mielina es depositada por los oligodendrocitos y esta formada esencialmente por capas estrechamente superpuestas a sus membranas plasmáticas. La cubierta de mielina, por tanto, tiene una composición lipoproteíca y unas interrupciones llamadas nódulos de Ranvier, las cuales indican los sitios donde se unen las porciones formadas por diferentes oligodendrocitos contiguos. Los canales de sodio y sus poros que regulan el voltaje se presentan únicamente en los nodos de un axón mielinizado, de manera que ocurren solo en esos sitios movimientos iónicos en la conducción de ese impulso.
La envoltura de mielina aísla el axón entre los nodos y así hay una conducción casi instantánea del potencial de acción de un nodo al inmediato. Esta conducción saltatoria permite una señalización mucho más rápida en el axón mielinizado que en el amielínico. El grosor de la capa de mielina y la distancia entre los nodos tiende a ser directamente proporcional al diámetro y a la longitud del axón; la conducción del impulso nervioso es más rápida cuando el diámetro de la fibra nerviosa es mayor (Meyer, 1985).
También los axones de las neuronas se agrupan a menudo. En el SNC se les llaman tractos a los haces o masas de axones que llevan información u ordenes motoras de una clase completa. Los tractos forman la materia blanca del SNC. En el SNP, se llaman nervios a los haces discretos de axones que traen información hacia el SNC desde las estructuras periféricas y conducen órdenes motoras hacia las glándulas y los músculos (Meyer, 1985).
Las dendritas salen del cuerpo de la neurona y se ramifican en su cercanía; sus ramas pueden ser profusas e intrincadas. El citoplasma de las dendritas llamado dendroplasma, se parece al del pericarión, con retículo endoplásmico granular (sustancia cromatofílica o de Nilss). Se presenta en los troncos proximales de las dendritas y en los sitios donde se ramifican; en algunas neuronas; las ramas pequeñas tienen un gran número de diminutas salientes, llamadas espinas dendríticas, que participan en la sinapsis. La superficie del cuerpo celular puede ser incluida como área receptora de la neurona; en las neuronas motoras de la médula espinal, por ejemplo, gran número de terminaciones axónicas hace sinapsis con el cuerpo celular y también con las dendritas (Palo, 1997).
Las neuronas, al igual que las otras células de la glía poseen prolongaciones celulares filamentosas de naturaleza proteica que les confieren resistencia mecánica. Dentro de estos se distinguen tres tipos de organelos alargados: microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios; representados químicamente por los neurotúbulos, estructuras localizadas en el interior de los axones, compuestas de tubulina asociada a proteínas denominadas dineínas y diseñadas para proporcionar rigidez y fortaleza mecánica a las prolongaciones filamentosas de neuronas y células gliales, también toman parte en las funciones dinámicas, tales como transporte axoplásmico y fluidez de las membranas celulares; neurofilamentos que representan a los filamentos intermediarios que son organulos citoplasmáticos fibrosos del sistema nervioso, su estructura proteica no es clara, pero se sabe que no están compuestos de tubulina ni actinia, están involucrados en el mecanismo de transporte axónico y suelen conferir una resistencia adicional a las prolongaciones largas y microfilamentos, compuestos de actina capaces de interaccionar con la miosina de una forma que sugiere que forman parte de un mecanismo contráctil y, por lo tanto, están involucrados en el movimiento.

3.1.1. Clases de neuronas.
Cada parte del sistema nervioso se caracteriza microscópicamente por su tamaño, su forma y arreglo de las neuronas que lo componen. Aunque algunas neuronas tienen muchas características internas en común, sus formas varían considerablemente y esto permite que sean clasificadas de acuerdo a su estructura, función y tipo de neurotransmisor.
3.1.1.1. Clasificación estructural
Las neuronas se clasifican estructuralmente de acuerdo a su número de procesos, entendiendo por este, terminación o elongación del cuerpo celular. En el sistema nervioso del embrión se observan algunas neuronas sin procesos o con un solo proceso; a estas neuronas se les llama apolares o neuropolares (Darnell, 1993).
Algunas neuronas solo tienen dos procesos fundidos que en ocasiones parecen uno, se les llama seudounipolares, las cuales están restringidas a grupos de cuerpos celulares neuronales localizados en los ganglios, en este tipo de neuronas los procesos cortos se ramifican del soma y se dividen en un proceso central que conducen impulsos hacia el cuerpo (Barr, 1994).
Las neuronas que solo tienen dos procesos se les llaman bipolares, los procesos son generalmente una dendrita y un axón, y ocasionalmente dos dendritas. Este tipo de neuronas se ubica en áreas específicas como los ganglios del octavo nervio craneal, la retina y el epitelio olfatorio (Travis, 1994).
Las neuronas multipolares se caracterizan por poseer un axón y dos o más dendritas. Son comunes en el sistema nervioso central. Las neuronas denominadas Golgi son células multipolares cuyos axones se extienden hacia distancias considerables hasta llegar a la célula Diana. Algunos ejemplos son las células piramidales de la corteza cerebral, las células de Purkinje del cerebelo y las células del asta anterior de la médula espinal. Las neuronas multipolares que tienen axón corto que termina cerca del cuerpo celular de donde se origina se llaman neuronas de Golgi II; existen como células estrelladas o granulares de la corteza cerebral (Cooper, 1994).

3.1.1.2. Clasificación funcional.
En el ámbito funcional las neuronas se clasifican en sensoriales, motoras o interneuronas.
Las neuronas sensoriales conducen impulsos desde los receptores hasta el cerebro y la médula espinal; estos impulsos son informativos (visión, sonido, tacto, dolor, etc.). Estas neuronas son los componentes sensoriales aferentes de los nervios espinales y craneales; sus cuerpos celulares forman en gran parte la médula espinal (raíz posterior) y los ganglios craneales. Generalmente este tipo de neuronas posee una estructura de tipo seudounipolar o bipolar (Meyer, 1985).
Las motoneuronas conducen el impulso desde el cerebro y la médula espinal hasta los efectores (músculos y glándulas) lo que origina la contracción de las fibras musculares o la secreción glandular. Estas neuronas son el componente motor eferente de los nervios espinales y craneales. Por lo general su estructura es de tipo multipolar (Roselli, 1997).
Existe otro tipo de neuronas cuyos somas y procesos permanecen en el SNC y se les conoce como interneuronas las cuales no tienen contacto directo con estructuras periféricas (receptores y efectores). Existe un grupo importante de interneuronas cuyos axones descienden y terminan en motoneuronas en el tronco del encéfalo y en la médula espinal; a estas células se les denomina motoneuronas altas. Las interneuronas son responsables de la modificación, coordinación, integración, facilitación e inhibición que debe ocurrir entre la entrada sensorial y la salida motora. Por lo general su estructura es de tipo multipolar (Meyer, 1985).3.1.1.3. Clasificación por tipo de neurotransmisor.

Neuronas colinérgicas
Estas neuronas utilizan la acetilcolina (Ach) como neurotransmisor químico, la cual se encuentra en los terminales de las placas motoras, que son las uniones entre el nervio y el músculo estriado, haciendo posible la contracción de diferentes músculos y la estimulación de las glándulas exocrinas. Para ejercer su acción posee dos tipos de receptores específicos: muscarínicos, localizados en el músculo liso y cardíaco, son bloqueados por la atropina y nicotínicos, localizados en ganglios autónomos y en la unión neuromuscular, son bloqueados por el hexametonio y el curare (Rosselli, 1997).

Neuronas catecolaminérgicas
Dentro de este tipo de neuronas se identifican principalmente dos, de acuerdo al neurotransmisor que posean: noradrenalina (NA) o dopamina (DA). Las neuronas que utilizan como mensajero químico la noradrenalina, actúan bajo la excitación generalizada del sistema simpático por la emoción y el ejercicio, produciendo efectos cardiovasculares: vasoconstricción y estimulación cardíaca. La transmisión noradrenérgica tiene lugar en las sinapsis posganglionares simpáticas en el músculo liso, músculo cardíaco y glándulas exocrinas. La noradrenalina actúa sobre dos tipos de receptores adrenérgicos: alfa y beta (Meyer, 1985). Las neuronas que utilizan dopamina como neurotransmisor provocan reacciones cardiovasculares similares a la de la adrenalina, estas acciones tienen lugar por la activación de los receptores beta (vasodilatación y estimulación cardíaca) y alfa (vasoconstricción), además, presentan propiedades específicas como el incremento del débito renal, el flujo mesentérico y el coronario, acciones que se deben a la activación de receptores dopaminérgicos denominados D, que están asociados a la adenilciclasa (Bradford, 1988).

Neuronas indolaminérgicas
Este tipo de neuronas utiliza la serotonina como agente químico que actúa en la sinapsis neuronal. Este neurotransmisor se encuentra ubicado especialmente en las neuronas del tronco cerebral en la región del rafé medio del puente y del mesencéfalo. Interviene en varios tipos de regulación: mantenimiento del estado anímico, regulación de la temperatura, analgesia, conducta sexual, agresividad, control de los reflejos monosinápticos y del tono muscular e inhibición del tono simpático. Los receptores específicos de la serotonina son bloqueados por la dietilamina del ácido lisérgico y la metisergida (Meyer, 1985).

Neuronas adrenérgicas
Utilizan como neurotransmisor la adrenalina, se encuentran en la porción rostral del bulbo raquídeo, sus axones ascienden gasta el hipotálamo o descienden a la médula espinal; al igual que las neuronas noradrenérgicas actúan sobre receptores adrenérgicos alfa y beta (Bradford, 1988).

Neuronas GABAérgicas
Dichas neuronas transmiten el impulso nervioso mediante el GABA, el cual es una aminoácido inhibitorio. Están ubicadas en el cerebelo, cuernos dorsales de la médula, retina, hipocampo y el hipotálamo, funcionan como transmisor inhibidor en el sistema nervioso de vertebrados e invertebrados (Barr, 1994).

Otras
Existen diversos neurotransmisores utilizados por las neuronas para conducir el impulso nervioso, dando diferentes nombres a las mismas. Dentro de estos encontramos: el glutamate (Glu) y el aspartato (Asp) considerados excitadores del sistema nervioso, la glicina (Gly) y la taurina considerados como inhibidores.

El Grupo de Neuronas
Recientemente existe un gran interés en enfocar el estudio de la mente intentando construir una teoría global que partiendo desde la biología conecta procesos cerebrales con procesos mentales. Uno de los autores que ha afrontado esta tarea es G. M. Edelman, premio Nobel de medicina en 1972. Edelman considera que la unidad básica de procesamiento del cerebro es el grupo de neuronas, y presenta una teoría que nos permite, al menos, iniciarnos en como surgen los pensamientos desde el cerebro. Veámosla brevemente.
Edelman concibe el cerebro como un sistema selectivo, en el que la selección opera durante el tiempo de vida del sistema.
Para sobrevivir, un organismo debe o heredar o crear criterios que le permitan clasificar el mundo en categorías perceptuales de acuerdo con sus necesidades adaptativas. Además el mundo, incluso para el tiempo de vida de un organismo, está lleno de novedad, lo que exige que estos procesos de categorización puedan reestructurarse, renovarse y reiniciarse continuamente. El mundo, para el organismo, no se da por completo de una vez, sino que se construye en un proceso constante y continuo. Por tanto, los órganos que se encargan de estas tareas, es decir, el cerebro en último término, debe ser flexible, pero también, como consecuencia, único. Esto está de acuerdo con la enorme variación funcional y estructural en muchos niveles: molecular, celular, anatómico, fisiológico y conductual, que muestran los sistemas nerviosos por lo que, a pesar de las semejanzas en los individuos de una especie, el grado de variación individual de cerebro en cerebro excede lo que podía tolerarse en un proceso de fabricación de ingeniería. Visto así, cualquier teoría interesante sobre la mente tendrá que tener en cuenta estas observaciones y no podrá generalizar, a menos que contemple en la descripción estructural, orgánica, las fuertes diferencias y la exigencia de flexibilidad y variación que impone la novedad del mundo. Por eso Edelman rechaza las teorías que contemplan el cerebro como un sistema que procesa información.
A partir de aquí Edelman enuncia su tesis fundamental, a saber, que el cerebro es un sistema selectivo, en el que la selección opera durante el tiempo de vida del individuo. Para el desarrollo de esta tesis fundamental elabora lo que él denomina la teoría de la selección del grupo de neuronas (TNGS).
La TNGS es una teoría de poblaciones que postula precisamente que la habilidad de los organismos para categorizar un mundo no etiquetado y para comportarse en él de una manera adaptativa surge no de la transferencia de instrucciones o de información sino de procesos de selección bajo variación. La TNGS considera que hay una generación continua de diversidad en el cerebro. En el cerebro embrionario, hay variación y selección en la migración de poblaciones celulares y durante la muerte de células. También en la formación de las sinapsis. Y en el cerebro maduro, en la amplificación diferencial de la eficacia de las sinapsis.
Esto tiene como consecuencia la formación de grupos neuronales y que el proceso es modificado continuamente por reentradas de señales. Veamos esto más despacio.

Postulados Básicos de la TNGS
La TNGS propone tres mecanismos para responder de la producción de conductas adaptativas por parte de los organismos con sistemas nerviosos complejos: selección en el desarrollo, selección en la experiencia y reentradas de señales.
Cada uno de estos mecanismos actúa dentro y entre colectivos que consisten en cientos de miles de neuronas fuertemente interconectadas denominadas grupos de neuronas.
Además la teoría propone que la selección a través de la amplificación sináptica diferencial está restringida por la acción de sistemas de valor derivados evolutivamente: sistemas neuromodulatorios dotados con proyecciones difusas que señalan el posible valor adaptativo para el organismo en su totalidad de la ocurrencia de ciertos eventos.

1. Variación y Selección en el desarrollo.
La diversidad estructural del sistema nervioso y los detalles de la neuroanatomía no están estrictamente programados por el código genético. Esta diversidad surge durante el desarrollo en la regulación epigenética dinámica de la división, adhesión, migración y muerte de la célula, así como de la actividad neural misma. Durante la producción del sistema nervioso se van creando neuronas y agrupaciones de células que permanecerán o no dependiendo del refuerzo que otorgue la experiencia. La adhesión y migración son gobernadas por unas series de moléculas morforeguladoras llamadas CAMs (moléculas de adhesión célular) y SAMs (moléculas de adhesión de sustratos).
Esto lleva a la formación de repertorios primarios dentro de regiones anatómicas dadas que contienen un gran número de grupos de neuronas o circuitos locales.

2. Selección en la experiencia.
Después de que la mayoría de las conexiones anatómicas de los repertorios primarios se han establecido, las actividades de los grupos de neuronas que funcionan particularmente continúan siendo dinámicamente seleccionadas por mecanismos de cambios sinápticos subsiguientes dirigidos por la conducta y la experiencia.
Será la experiencia del organismo la que tenderá a reforzar algunos de los circuitos que se han establecido en la fase anterior dentro del grupo y entre grupos, otros tenderán a desaparecer si el organismo no los requiere con la frecuencia que indicará su utilidad. De esta manera la maraña de conexiones que encontramos en un individuo de dos años se irá simplificando para consolidar las conexiones útiles dependiendo del tipo de experiencia que realice el organismo.
La selección en la experiencia lleva finalmente a la formación de repertorios secundarios de grupos neurales como respuesta a patrones particulares de señales. 3. Reentradas de señales.
La selección en la experiencia conlleva correlaciones de señales estadísticas entre grupos de neuronas pre y postsinápticas, mejor que la transmisión de mensajes codificados de una neurona a otra.
Si estas señales han de ser adaptativas tendrán que reflejar las señales que surjan en el mundo real. Esto se realiza señalando reentradas en y entre mapas neuronales. Estos recorridos neurales que relacionan hojas de receptores sensoriales con registros particulares del sistema nervioso central proveen un medio de reforzar regularidades espacio-temporales.
Una reentrada puede definirse como una señalización paralela continua entre grupos de neuronas separadas que ocurre a lo largo de conexiones anatómicas ordenadas de manera bidireccional y recursiva. Es, pues, un proceso dinámico que es inherentemente paralelo y distribuido y que debe diferenciarse de la retroalimentación. Las reentradas no tienen una dirección preferida y no tiene una función de input o output predefinido. Una de las premisas fundamentales de la TNGS es, entonces, que la coordinación selectiva de patrones complejos de interconexiones entre grupos de neuronas por medio de reentradas es la base de la conducta. Para la teoría de Edelman, la reentrada es la base principal para poder trazar el puente entre la fisiología y la psicología.
Este puente comienza a realizarse cuando múltiples mapas que están conectados entre sí por doble entrada a la conducta sensomotor del organismo comienzan a emparejar sus outputs creando un mapa global que da lugar a respuestas categoriales perceptivas.

4. Categorización Perceptiva:
La discriminación selectiva de un objeto o evento de otros objetos o eventos con propósitos adaptativos se produce con lo que Edelman denomina Pareja de Clasificación.
Pareja de Clasificación: Es una unidad mínima que consiste en dos mapas funcionales diferentes conectados por doble entrada. Si, durante cierto periodo de tiempo, reentradas específicas conectan ciertas combinaciones de grupos de neuronas de un mapa con otras combinaciones en el otro, las funciones y actividades en un mapa se conectan y correlacionan con las del otro mapa.
Si los mapas en cuestión están conectados topográficamente, entonces correlacionan acontecimientos en una localización espacial en el mundo.
Este mapa global asegura la creación de un bucle dinámico que continuamente coteja los gestos y posturas del organismo con el muestreo independiente obtenido de varias clases de señales sensoriales. El mapa global permite interaccionar con partes no concatenadas del cerebro (hipocampo, el ganglio basal y el cerebelo) en la medida en que estas estructuras están conectadas con mapas locales mediante múltiples reentradas.
Por supuesto, para la categorización perceptiva, que iniciará los procesos superiores y de conciencia, hay que suponer como condición algún sistema de valor que se ha ido produciendo a lo largo de la evolución de la especie.
Edelman denomina valor a las estructuras fenotípicas que reflejan la selección evolutiva principal y que contribuyen a la conducta adaptativa y a la construcción del fenotipo. Estos sistemas de valor podrían percibir la ocurrencia de conductas adaptativas y seleccionarían los eventos neuronales que las producen en función de los valores simples que contengan. Estos valores pueden expresarse en proposiciones tales como: “Comer es mejor que no comer” o “ver es mejor que no ver”.
Los procesos que producen estos mapas globales (con sus patrones asociados de selección del grupo de neuronas y de cambio sináptico) crean una representación espaciotemporal continua de objetos o de eventos.
Dentro de estos procesos globales, los cambios de gran alcance en la fuerza sináptica tienden a favorecer la actividad mutua de reentradas de aquellos grupos cuya actividad ha sido correlacionada a través de diferentes mapas durante la conducta pasada. Tales cambios sinápticos proveen la base para la memoria.
De esta manera los recuerdos en los mapas globales no son almacenados, fijados o codificados de tal manera que puedan invocarse y recuperarse siempre de la misma manera como haríamos con los registros de un disco duro de nuestros ordenadores. En lugar de ello, la memoria resulta de un proceso de recategorización continua, que, por su naturaleza, debe ser procedural y que debe conllevar una actividad motora continua y una repetición frecuente.
Con esto, categorización y memoria, obtenemos la condición necesaria para el aprendizaje. Edelman consigue un paso más en su teoría cuando incluye, además de los procesos de categorización y memoria, enlaces sinápticos entre los procesos que producen los mapas globales y la actividad de los centros hedonistas y el sistema límbico de manera que satisfacen nuestras necesidades homeostáticas, apetitivas y consumatorias.
El aprendizaje se entiende entonces como la satisfacción de necesidades del organismo, necesidades que han creado expectativas al asociar estas necesidades con nuestras categorizaciones.
Hasta aquí una explicación estrictamente neurocientífica de los procesos iniciales por los cuales iniciamos nuestra representación del mundo. Quizá resulte un poco complejo, pero en la continuación del tema tendremos tiempo para ir integrando toda la explicación.

Resumen Gráfico
1. El cerebro en su fase embrionaria produce muchas neuronas, más de las que necesitará posteriormente.
2. La neuronas que se vean reforzadas por la experiencia y conducta del individuo empezarán a establecer conexiones entre sí.
3. Un mecanismo de refuerzo opera igualmente entre las conexiones establecidas. Así unas se consolidarán y otras se debilitarán hasta desaparecer. Este refuerzo viene igualmente determinado por la experiencia del organismo.
4. Un mecanismo de reentrada se establecerá entre los grupos de neuronas conexionados entre sí que permitirán la construcción de mapas locales y después globales, que constituyen la base para la formación de imágenes mentales en el cerebro.

3.2. Estructura glial

3.2.1. Clasificación de la neuroglía
El sistema nervioso central de los mamíferos contiene dos clases principales de neuroglía, que se han clasificado teniendo en cuenta su tamaño y morfología celular: Así se distinguen las células macroglíales, es decir los astrocitos y los oligodendrocitos, y las células microglíales. Estas células se originan en el ectodermo, a excepción de las células microglíales que tienen origen mesodermal. Se han descrito, asimismo, otros tipos de neuroglía tales como las células glíales radiales y las glías del sistema periférico, es decir, las células de Schawnn (Bunde, 1968; Varon, 1979), las células telioglíales (Bradford, 1988), las células glíales satélites, las células ependimarias y la glía entérica.
Mientras que los oligodendrocitos son un grupo de células muy homogéneo, los astrocitos parecen ser una población celular mucho más heterogénea. Los estudios clásicos distingen dos tipos de astrocitos, los fibrosos y los citoplásmicos (Cajal, 1909). Los astrocitos fibrosos se localizan preferencialmente en la sustancia blanca del SNC, su cuerpo celular es pequeño y presenta prolongaciones cilíndricas que albergaran en su interior una alta densidad de filamentos intermediarios.
Los astrocitos protoplásmicos, se encuentran fundamentalmente en la sustancia gris y sus prolongaciones son anchas, con un contenido menor en filamentos intermediarios. Estos filamentos intermediarios estan compuestos en su gran mayoría por una proteína denominada proteína fibrilar ácida de la glía (GFAP) (Bigmani y Dalh, 1974a).
Sin embargo, existen otros tipos de células GFAP-inmunoreactivas dificilmente clasificables como astrocitos. Por ejemplo, las células radiales de la glía, presentes en el córtex cerebral durante el desarrollo (Levitt, 1980), las células de Bergmann del cerebelo (Bigmani y Dalh, 1974b.) o las células de Müller de la retina (Newman, 1986). En cualquier caso, la característica común a todos los astrocitos, en todo momento de su desarrollo, es la presencia y expresión de la GFAP (Fedoroff, 1990), por ello, puede utilizarse para caracterizar indistintamente cualquier tipo de astrocito.
La clasificación de astrocitos fibrosos o protoplásmicos por su localización en el SNC no puede ser utilizada como un reflejo exacto de la realidad, dado el grado de diversidad existente dentro de esta familia de células. De hecho, en cultivos de nervio óptico de rata, una región del sistema nervioso ampliamente empleada para el estudio de la glía ya que carece de cuerpos neuronales, se han caracterizado dos tipos de astrocitos GFAP-inmunoreactivos, denominados astrocitos tipo 1 y astrocitos tipo 2 (Raff, 1989a). Estos dos tipos difieren en cuanto a su morfología, fenotipo antigénico, linaje y capacidad proliferativa (Miller y col., 1989; Raff, 1989a). La mayor parte de los astrocitos tipo 1 son células planas con forma poligonal semejantes a un fibroblasto. Los astrocitos tipo 2, tienen un cuerpo celular más pequeño y están profusamente ramificados.
Estos dos tipos de astrocitos difieren, además, en cuanto a su respuesta a factores de crecimiento. La administración de factor de crecimiento epidérmico (EGF) o de factor de crecimiento glíal (GGF) sólo induce la proliferación de los astrocitos tipo 1 (Miller y col., 1989). En otras regiones del SNC se ha puesto de manifiesto la existencia de estos dos tipos de astrocitos empleando cultivos primarios de cerebro (Abney, 1981) y de cerebelo (Levi, 1986). La existencia de los astrocitos tipo 2 se ha puesto de manifiesto in vivo por la presencia de células positivas al GFAP y al antígeno A2B5 en suspensiones celulares preparadas a partir de nervio óptico y cerebro de ratas de una semana de vida postnatal (Miller, 1985; Williams, 1985). La proporción de este tipo de astrocitos es muy baja en cerebro adulto, por lo que se discute su función, e incluso, su existencia (Noble, 1991a).

3.2.2. Macroglía

Los orígenes de las células gliales en la literatura de neuroanatomía se extiende desde el año de 1846, en el que aparecieron los trabajos de Rudolph Virchow. Este hecho histórico ha sido documentado ampliamente por Glees, Kuffler y Nicholls. La definición de células gliales se deriva esencialmente de un proceso de exclusión. Pueden definirse como células del tejido nervioso que no son neuronas. Sin embargo, las células gliales poseen también uno o dos componentes bioquímicos por los que pueden distinguirse de otras células (Bradford, 1988).

Los matices funcionales atribuidos en la actualidad a las células neurogliales son:
* Soporte mecánico de las neuronas (astrocitos y oligodendrocitos).
* Producción de la vaina de mielina (oligodendrocitos).
* Captación rápida y, por tanto, inactivación de neurotransmisores químicos liberados por las neuronas (astrocitos).
* Formación del tejido cicatricial después de lesiones cerebrales (astrocitos).
* Eliminación de residuos de tejido local después de la muerte celular (astrocitos) (Gorovits et al., 1997; Newcomb et al., 1997).
* Constitución de un sistema de fibras entre la sangre y las neuronas (astrocitos).
* Control de la composición del líquido extracelular. Niveles de los iones de potasio y calcio (astrocitos) (Bradford, 1988).

Tipos de células gliales
Teniendo en cuenta el tamaño, forma y situación se distinguen varios subgrupos de células, gliales. La gran familia de células gliales puede dividirse en macroglías, que son las células de mayor tamaño, y microglías las menores. Entre la macroglía está la glía radial, astroglía, oligodendroglía y glía periférica (Bradford, 1988).
Las células gliales de mayor tamaño son los astrocitos. Su pericarión, de 18 a 20 mm de diámetro, posee un núcleo pálido de gran tamaño, gránulos de glucógeno y en algunos casos abundantes filamentos gliales (gliofilamentos). Sus prolongaciones membranosas, que son largas y estrechas, proporcionan la forma característica de estrella señalada en su nombre. Estas estructuras delgadas y las dilataciones que se aprecian en sus extremidades (pies terminales) rodean la superficie de los capilares sanguíneos, dejando solamente unos huecos pequeños para la difusión de las sustancias desde los endotelios capilares a través de la lámina basal y los espacios extracelulares restringidos del encéfalo. Los pies terminales, que son una característica especial de los astrocitos se hallan también superpuestos a las membranas neuronales y a las membranas piales que cubren la superficie encefálica externa. La oligodendroglía constituye otro subgrupo glial importante. Estas células se distinguen claramente de los astrocitos por sus pequeños cuerpos celulares (3 a 5 mm de diámetro) con pocas prolongaciones celulares. La oligodendroglía se halla en la sustancia blanca y en la sustancia gris. La de la sustancia blanca conocida como oligodendroglía interfascicular, es responsable de la formación de la vaina de mielina aislante alrededor de los axones; en la sustancia blanca del cerebro en desarrollo, sus prolongaciones celulares se distinguen continuas con las vainas de mielina que están produciendo ininterrumpidamente.
En la sustancia gris la oligodendroglía satélite se halla frecuentemente en íntima relación con los cuerpos celulares. La microglía es la neuroglía más pequeña, con diámetro de 2 a 3 mm, por lo que pueden distinguirse fácilmente de la macroglía. Su variable morfología hace que sea difícil de definir y estudiar, sin embargo, estas son las células encargadas del sistema inmune del SNC (Bradford, 1988).
Estas células se distinguen por la facilidad con que son teñidas con las sales de plata, por sus núcleos pequeños y alargados, por su escaso citoplasma y por su multitud de prolongaciones celulares pequeñas (Bradford, 1988). Cuando estas células se exponen a estímulos que provocan inflamación u otro tipo de insulto al tejido nervioso, la microglía se transforma rápidamente desde un estado de reposo pasivo a una fagocitosis activa acompañada de proliferación y migración por el tejido. Es en esta fase cuyo su similitud con los macrófagos es evidente (Bradford, 1988).
Las células gliales radiales, descritas por primera vez a finales del siglo pasado, han sido consideradas en la actualidad como un grupo especial de neuroglía que tiene una importancia considerable. Estas células aparecen durante el desarrollo encefálico para transformarse después en otros tipos gliales (por ejemplo, astrocitos) a medida que madura el cerebro. Muchas de estas células poseen una forma alargada, frecuentemente bipolar, con dos o más prolongaciones celulares importantes que se extienden a distancias relativamente largas a través de tejido nervioso y que terminan frecuentemente en las membranas superficiales o en las paredes de los vasos sanguíneos. Al menos hay dos tipos de glía radial que sobreviven en el cerebro adulto humano: las células de Müller y la glía de Bergman. Las células de Müller se hallan en la retina y muestran una morfología y disposición características; son muy alargadas y se extienden entre las membranas limitantes interna y externa de la retina. La glía de Bergman conformada por células gliales peculiares, situadas en la capa molecular en la corteza cerebelosa de los mamíferos proyecta varias prolongaciones celulares alargadas a través de la capa molecular hasta la superficie interna de la membrana pial, donde forman pies terminales cónicos. Los cuerpos celulares de la glía de Bergman están localizados en la capa de células de Purkinje (voluminosas neuronas ramificadas de la capa media de la corteza cerebelar) (Bradford, 1988).
Los astrocitos como su nombre lo sugiere, son células en forma de estrella, con numerosas prolongaciones citoplásmicas ramificadas. Sus núcleos son grandes, ovoides o esféricos y tienen color pálido, con pocos gránulos finos de cromatina distribuidos principalmente en la periferia en unión íntima con la membrana nuclear. Los nucléolos no son patentes. El citoplasma incluye los organelos corrientes y puede observarse claramente un centrosoma. Puede haber pigmento lipocrómico (Lesson, 1976). Sus prolongaciones celulares fibrosas características, así como su pericarión, están rellenas de gliofilamentos cuyo componente proteico más importante, llamado proteína ácida fibrilar de la glía (PAFG), ha sido posible aislarlo recientemente. Los anticuerpos frente a esta proteína, marcados con sustancias fluorescentes, posibilitan visualizar claramente los astrocitos (Bradford, 1988; Lesson, 1976).
En ambos tipos las células tienen aproximadamente 8 micras; el citoplasma perinuclear se tiñe pálidamente, por la pobreza en retículo granuloso y en ribosomas libres, y contiene algunas mitocondrias, complejos de Golgi, microfilamentos y, de ordinario, gran número de lisosomas y muchas partículas de glucógeno. El núcleo es ovoide y de forma irregular. Los astrocitos tienen gran número de prolongaciones citoplásmicas, que se tiñen poco y contienen algunos microfilamentos. Estas prolongaciones rodean y separan las neuronas; algunas tienen expansiones terminales que establecen contacto con los vasos sanguíneos (pies perivasculares o pies terminales astrocíticos) epéndimo y piamadre en la superficie del SNC. Donde los astrocitos, o sus prolongaciones, establecen contacto con los astrocitos vecinos o con neuronas vecinas, puede haber desmosomas y uniones de espacio vacío. Las prolongaciones de los astrocitos y otros elementos gliales se encuentran entre los cuerpos neuronales, y sus axones y dendritas constituyen el neurópilo (Lesson, 1976).
Los astrocitos pueden ser protoplasmáticos (astrocitos tipo-1) que son los que tienen prolongaciones ramificadas y se encuentran principalmente en la sustancia gris dispersa entre los cuerpos neuronales; constituyen una gran proporción del volumen citoplásmico de la sustancia gris (Bradford, 1988; Lesson, 1976). No contienen abundantes estructuras filamentosas y sus prolongaciones tienden a ser laminares o membranosas (Lesson, 1976).
También pueden ser fibrosos (astrocitos tipo-2), o células en forma de araña, que tienen prolongaciones más largas y más delgadas, contienen numerosas fibrillas citoplásmicas y están situadas principalmente en la sustancia blanca, situados entre los haces de axones mielinizados (Lesson, 1976).

Desarrollo de las células macrogliales
Las primeras células gliales que aparecen en el período embrionario son las células gliales radiales (Cameron, 1991). De hecho, las neuronas emplean estas células como orientación para encontrar su lugar definitivo en el sistema nervioso. Al final de la gestación, las células gliales radiales se transforman en astrocitos fibrosos. La mayoría de los astrocitos aparecen más tardíamente en el desarrollo, aproximadamente en el nacimiento ; su número se va incrementando hasta después de algunas semanas de vida postnatal. Los astrocitos que se originan durante el período embrionario se desarrollan a partir de la zona ventricular de la placa neural, y los que se originan postnatalmente provienen de la zona subventricular (Sánchez-Abarca, 1998).
Los oligodendrocitos surgen en período postnatal, aunque su diferenciación o, lo que es lo mismo, la mielinización, comienza en la rata una semana después de su nacimiento y alcanza su máximo el día 21 de vida postnatal. En el hombre, la síntesis de mielina se efectúa, aproximadamente, desde la semana 25 de gestación hasta los 20 años de vida adulta (Gould, 1985; Martínez, 1989).
Aunque esta pueda ser una consideración general, la realidad es que el tiempo y el origen de los astrocitos y oligodendrocitos cambia dependiendo del área del SNC analizada. Así, una de las cuestiones más importantes relacionadas con el linaje glial es si comparten sus precursores con las neuronas, es decir: derivan de una célula progenitor multipotencial (Noble, 1991). La respuesta a esta cuestión parece depender del área del cerebro analizada. A continuación se resume el linaje glial en cuatro regiones diferentes del SNC:
* Desarrollo de las células macrogliales en la corteza cerebral: en este nivel del SNC hay un alto nivel de complejidad. La primera controversia del linaje glial de la corteza cerebral es si las células derivan de un precursor celular multipotencial o no (Davis y Temple, 1994; Wolswijk y Noble, 1989). Así, algunos experimentos sugieren que la zona ventricular de la corteza está compuesta por una mezcla de diferentes precursores celulares. La mayoría de ellos genera un sólo tipo de células (neuronas, astrocitos u oligodendrocitos) y el resto genera neuronas y un sólo tipo de células de la glía. Sin embargo, cuyo se cultivan células progenitoras de la zona ventricular, un pequeño porcentaje de estas células son pluripotenciales, es decir, son capaces de generar neuronas, astrocitos y oligodendrocitos (Davis y Temple, 1994).
Estudios realizados tanto in vivo como in vitro sugieren que en el proceso de gliogénesis las células van reduciendo su multipotencialidad a medida que avanza el desarrollo. Así, una vez que los precursores gliales y neuronales están diversificados, el linaje glial puede ser seguido por el origen de tres diferentes precursores celulares (ver figura 1). Uno de estos precursores dará lugar a las células gliales radiales, que son las primeras en aparecer en el SNC. Después estas células gliales radiales se transformarán en células Bergman, células de Müller, células ependimales. Por otro lado, los astrocitos tipo-1 se generarán a partir de un precursor propio. Los oligodendrocitos se originarán a partir de las células de un precursor propio(Barres et al., 1992). Los oligodendrocitos se originarán a partir de las células progenitoras O-2A (precursores de oligodendrocitos y astrocitos tipo-2). Estas células progenitoras O-2A, son bipotenciales in vitro y pueden originar, también, una segunda población de astrocitos, que son los astrocitos tipo-2 (Wolswijk y Noble, 1989).
* Desarrollo de las células macrogliales en el nervio óptico: el nervio óptico contiene los axones de las células ganglionares de la retina, las dos clases de células macrogliales (astrocitos y oligodendrocitos) y las células microgliales (Small et al., 1987). Los astrocitos se desarrolla a partir de células neuroepiteliales que forman el primitivo nervio óptico, mientras que los oligodendrocitos se desarrollan a partir de células precursoras que migran al nervio óptico en tempranos estadios del desarrollo (Small et al., 1987). Los oligodendrocitos derivan de precursores celulares bipotenciales O-2A, ya que en cultivo son capaces de originar tanto oligodendrocitos como astrocitos tipo-2, dependiendo de las condiciones de cultivo (Ffrench-Constant, 1986a; Ffrench-Constant, 1986b; Ffrench-Constant, 1986c; Raff, 1989).
Los astrocitos aparecen en el nervio óptico de rata en el día 16 del período embrionario y van aumentando su número hasta la sexta semana postnatal (Burne y Raff, 1997). Curiosamente, los axones de las células ganglionares de la retina dirigen la proliferación de los astrocitos (Raff, 1989). Dado que la muerte celular normal no parece jugar un papel importante en el ajuste del número de astrocitos en el nervio óptico de rata, los axones son los responsables del número final de astrocitos, debido al control que ejercen sobre su proliferación (Burne y Raff, 1997).
Los oligodendrocitos aparecen por primera vez después del nacimiento, su número alcanza el máximo en el día 21 postnatal y disminuye ligeramente en el nervio óptico adulto (Raff, 1989).
Los astrocitos tipo-2 se detectan en el nervio óptico de rata a partir de la primera semana de vida postnatal, aunque en un número muy pequeño.
* Desarrollo de las células macrogliales en la retina: en la retina existe una gran variedad de células diferentes que derivan de las células precursoras multipotenciales . Estas células precursoras retendrán su multipotencialidad mientras continúen dividiéndose (Turner y Cepko, 1987). Estos precursores están capacitados para generar tanto neuronas como fotorreceptores o células gliales Müller (Germer et al., 1997). La única excepción son los astrocitos; este tipo celular glial es el único no encontrado en los clones formados a partir de los precursores multipotenciales de la retina (Watanabe y Raff, 1988).
* Desarrollo de las células macrogliales en la médula espinal: las células neurales de la médula espinal se desarrollan a partir de células progenitoras pluripotenciales. De hecho, las células neuroepiteliales procedentes del tubo neural caudal en cultivo pueden dar origen a neuronas, astrocitos y oligodendrocitos. Por tanto, estas células neuroepiteliales se comportan como precursores celulares multipotenciales, capaces de generar múltiples derivados neurales.

Microglia: Son las células más pequeñas y se hallan dispersas en todo el SNC. En sus pequeños cuerpos celulares se originan prolongaciones ondulantes ramificadas que tienen numerosas proyecciones como espinas. Son inactivas en el SNC normal, proliferan en la enfermedad y son activamente fagocíticas (su citoplasma se llena con lípidos y restos celulares). Son acompañados por los monocitos de los vasos sanguíneos vecinos. Epéndimo: Las células ependimales revisten las cavidades del encéfalo y el conducto central de la médula espinal. Forman una capa única de células cúbicas o cilíndricas que poseen microvellosidades y cilias. Las cilias son móviles y contribuyen al flujo de líquido cefaloraquídeo.

3.2.2.1. Funciones de los astrocitos
Los astrocitos diferenciados tienen distintas funciones entre las que se destacan: regulación de la composición iónica del líquido extracelular del sistema nervioso central, inducción de la formación de la barrera hematoencefálica (BHE), actuar de soporte y guía de las neuronas durante la migración y ayudar a mantener los niveles de los intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos en las neuronas (Kimelberg y Norenberg, 1989; Miller y col., 1989).

Durante el desarrollo embrionario una de las funciones principales de los astrocitos es la de servir de soporte y guía en la migración de las neuronas postmitóticas, así como, conducir la emisión de prolongaciones axónicas. En el cerebro adulto, los astrocitos realizan esta misma función durante la regeneración axonal y la formación de nuevas sinapsis. Parece ser que entre las sustancias implicadas en este mecanismo están las moléculas de adhesión celular nerviosa (NCAM) y las N-caderinas (Edelman, 1983; Takeichi, 1988). En cocultivos de neuronas con astrocitos tipo 1 ó astrocitos tipo 2 se ha demostrado que el crecimiento axonal se favorece cuando se emplean cultivos de células neonatales en vez de células adultas. De estas observaciones se concluye que las diferencias en la composición molecular de las membranas astrocíticas, son las responsables del crecimiento de las neuritas (Geisert, 1991; Smith, 1993).
Los capilares cerebrales están rodeados, casi en su integridad, por los pies terminales de las fibras astrocíticas. A diferencia de los que ocurre en otros tejidos, las células endoteliales de los capilares cerebrales están fuertemente conectadas por uniones estrechas (tight junctions). Este hecho impide el transporte paracelular de muchas sustancias. En este sentido, los astrocitos inducen a las células endoteliales de los capilares cerebrales a formar las uniones estrechas y a sintetizar las enzimas carácteristicas de la barrera hematoencefálica (Janzer y Raff, 1987).
Las neuronas debido a la transmisión sinaptica liberan una serie de neurotransmisores al medio (glutamato, aspartato, GABA, etc.). Este hecho trae consigo una disminución de la concentración de intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos, principalmente oxalacetato y a-cetoglutarato, que son fundamentalmente, los precursores de estos neurotransmisores. En este sentido, estudios recientes han puesto de manifiesto que los astrocitos podrían estar implicados en el mantenimiento de los niveles de los intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos en las neuronas (Kaufman y Driscoll, 1992).
Los niveles de sodio y potasio deben estar regulados muy estrictamente en el espacio que rodea las neuronas, de manera que pueda llevarse a cabo los potenciales de acción. En otros tejidos, los iones externos residen en el espacio intersticial, que en el cerebro, está ocupado por las finas prolongaciones astrocíticas. Este hecho dió lugar a la hipótesis llamada amortiguación espacial de potasio (Orkand y col., 1966). Esta hipótesis propone que los astrocitos retiran el potasio sobrante del espacio extracelular procedente de la actividad neuronal y los transfieren a zonas con baja concentración de potasio. La fuerza determinante de este proceso sería el aumento local de potasio extracelular puesto que, los astrocitos captarían el potasio debido a la alta permeabilidad que presentan a este ión (Erecinska, 1993; Kuffler, 1966a). Más tarde lo transmitirian de unos astrocitos a otros a través de las llamadas uniones comunicantes (gap junctions) (Gardner-Medwin, 1986; Sáez y col., 1993). En efecto, el acoplamiento entre astrocitos a través de las uniones comunicantes aumenta su capacidad de amortiguar espacialmente el potasio (Mobbs y col., 1988).
Recientemente se ha comenzado a conjeturar sobre la posibilidad de que los astrocitos tengan una función mucho más activa en el SNC y no un papel meramente protector de las neuronas. Se ha propuesto que los astrocitos presentan un tipo de excitabilidad basada directamente en la dinámica del ión calcio intracelular y que es esencialmente independiente del potencial de membrana (Cornell-Bell y Finkbeiner, 1991; Cornell-Bell y col., 1990). Así, en los astrocitos se expresan una amplia variedad de receptores funcionales para agentes neuroactivos (Dermietzel, 1991a; Cornell-Bell y col., 1990; Jensen, 1990; Salm y McCarthy, 1990). En estos estudios se ha establecido que el glutamato y otros neurotransmisores pueden provocar oscilaciones en los niveles del ión calcio intracelular y la propagación de estas ondas de calcio, creando en definitiva una forma de exitabilidad, basada en las corrientes de Ca+2 (Cornell-Bell y col., 1990; Jensen y Chiu, 1991b; Jensen y col., 1991a). Esta forma de excitabilidad comienza con la liberación de iones calcio de los depositos intracelulares (Cornell-Bell y Finkbeiner, 1991) y continua con la oscilación en los niveles de calcio, que se propaga dentro del astrocito exitado a los astrocitos adyacentes, a través de las uniones comunicantes. Recientemente, se ha demostrado que las inervaciones aferentes de las neuronas glutaminérgicas provocan la formación de las ondas de calcio en los astrocitos (Dani y col., 1992; Nedergaard, 1994).

3.2.2.2. Oligodendrocitos y células de Swhann. Organización de las membranas de mielina.

Los axones de las neuronas estan rodeados de una capa lipídica, la mielina, que favorece la propagación de los potenciales de acción. Dentro del SNC, los oligodendrocitos son las células encargadas de formar la mielina. Esta capa lipídica deriva de la membrana plasmática de los oligodendrocitos, aunque su composición difiere de la que presenta la membrana progenitora. En peso seco, la mielina esta compuesta por un 70-75% de lípidos y un 25-30% de proteínas. La mielinización comienza, en la rata, aproximadamente una semana después del nacimiento, siendo más activa a la tercera semana postnatal declinando después progresivamente. En el hombre, el proceso de mielinización abarca desde las 25 semanas de gestación hasta los 20 años de edad (Bourre, 1989; Gould, 1985; Martínez, 1989).
La mielinización requiere la interacción entre los axones y las membranas plasmáticas de los oligodendrocitos. Parece que la producción de mielina por los oligodendrocitos empieza cuando los axones alcanzan un cierto díametro. Cronológicamente la mielinización coincide en parte, con el proceso de sinaptogénesis. Se ha sugerido que las neuronas estimulan la diferenciación de los oligodendrocitos y su capacidad para formar mielina (Vernadakis, 1988). No obstante, parece que los oligodendrocitos están intrínsicamente programados para formar membranas mielinizantes, aunque este proceso se estimula por las neuronas (Lopes-Cardozo, 1989).
Los oligodendrocitos diferenciados presentan como marcadores los galactocerebrósidos y la proteína básica de mielina (MBP). Asimismo, durante la diferenciación de los oligodendrocitos aumentan las actividades de la glicerol-3-fosfato deshidrogenasa (EC 1.1.1.8) y de la fosfodiesterasa (EC 3.1.4.1). Probablemente, estas enzimas están implicadas en la mielogénesis (Saneto, 1985). Los glucocorticoides favorecen la direnciación de los oligodendrocitos y la mielinización, ya que inducen la expresión de la MBP, de la proteína proteolipídica y de la glicerol-3-fosfato deshidrogenasa (Kumar, 1989).
Asimismo, las hormonas tiroideas favorecen la mielinización (Dussault y Ruel, 1987; Ferreiro y col., 1990), mientras que la insulina y el factor de crecimiento insulínico estimulan el desarrollo de los oligodendrocitos en cultivo, favoreciendo la expresión de la glicerol-3-fosfato deshidrogenasa (Lopes-Cardozo, 1989).


3.2.3.Biología de las microglias y los macrofagos cerebrales
Las microglias son células representantes del sistema inmunológico en el SNC. Si bien pueden permanecer en estado quiesciente durante largos periodos de tiempo, pueden modificar su comportamiento en respuesta a diversas señales provenientes del entorno celular. La transformación desde un estado inactivo hasta macrófagos fagocíticos cerebrales, está estríctamente controlada y acompañada por la producción de varios productos de secreción. Éstos incluyen citokinas, aminoácidos excitatorios, y radicales libres por medio de los cuales las microglias activadas se comunican con otras células del cerebro y del sistema inmunológico. De éste modo, representan una defensa esencial del huésped, también un sistema de reparación, pero pueden ser responsables de la destrucción de tejidos y de la muerte neuronal, según cuál sea el balance entre señales activadoras e inhibitorias. Por esta razón, los macrófagos cerebrales son considerados hoy, como un elemento importante en la patogenia de neuropatologías agudas, crónicas y neurodegenerativas. Además, representan un sitio posible de acción de futuros fármacos neuroprotectores.

Activación de la microglias en diferentes condiciones patológicas.
Se reconoce que las microglias tienen origen en los monocitos sanguíneos e invaden el cerebro muy tempranamente durante el desarrollo, constituyendo el 20% de la población de células gliales en roedores. Luego, en la etapa postnatal cambian su morfología y se diferencian en células altamente ramificadas con poca actividad fagocítica y enzimática. La función de éstas microglias residentes en cerebros sanos es desconocida.
Cuando sobreviene un estímulo fisiológico o patológico, las microglias se activan constituyendo macrófagos cerebrales. Este proceso de activación se caracteriza por proliferación, aumento en la expresión de moléculas propias de los macrófagos (por ejemplo del número de antígenos del complejo de histocompatibilidad (MHC), y finalmente, por cambios morfológicos (adoptando un fenotipo similar a los macrófagos ameboides con propiedades fagocíticas y migratorias). Las microglias activadas cumplen un rol clave en los procesos inmunológicos del SNC; actúan como células fagocíticas, pueden presentar antígenos a linfocitos-T y tienen capacidades citotóxicas que se llevan a cabo por varios mecanismos .
La activación de microglias en el SNC puede ser estimulada experimentalmente, in vivo, en respuesta a lesiones isquémicas, inflamatorias, químicas y mecánicas. Finalmente, la activación ha sido comprobada en diversos trastornos neurológicos humanos, incluyendo daños agudos (trauma e isquemia cerebral), y enfermedades crónicas, (Esclerosis múltiple, encefalopatía por HIV, Enfermedad de Alzheimer y Enfermedad de Parkinson). Las relaciones entre microglias y enfermedades neurodegenerativas son complejas pués incluyen signos de activación y toxicidad de macrofagos cerebrales en regiones del cerebro pero también la potencialidad de que las microglias puedan cumplir funciones de sostén trófico para neuronas.
Similitud entre los macrófagos cerebrales y los monocitos que invaden el parénquima del SNC. En la mayor parte de los estudios experimentales, las microglias residentes se activan, y los monocitos provenientes de la sangre invaden el parénquima cerebral. La contribución individual de los dos tipos de células en la respuesta inflamatoria no se conoce con certeza. Usando quimeras de médula ósea irradiada , se comprobó que no sólo los monocitos sanguíneos responden a la inflamación inducida por virus, sino también las microglias residentes. En ambos casos, aumenta la expresión del receptor C3 del complemento, el receptor CD4 y los antígenos MHC de clase I.
Las microglias son los principales fagocitos cuando el grado de daño tisular es menor y cuando no hay destrucción de la organización parenquimal. Cuando el daño es masivo, las microglias residentes son asistidas por un aflujo de monocitos sanguíneos, los cuales adoptan rápidamente un fenotipo microglial cuando penetran en el parénquuima del SNC. De ésta forma, no es posible descriminar las microglias activadas de los monocitos sanguíneos, en base a su morfología o propiedades inmunocitoquímicas.

Mecanismos de la activación de las microglias.
De una manera general, las células microgliales se activan en respuesta al daño celular y están involucradas en procesos autoinmunes del sistema nervioso mediados por células T. La reacción microglial se puede observar incluso si la lesión inicial es lejana (como por ejemplo en el sistema nervioso periférico) y es de inicio rápido (luego de algunas horas del daño cerebral). Los cambios estructurales observados en el parénquima cerebral en todos los modelos son precedidos por alteraciones moleculares tempranas, tal como la inducción de la expresión de antígeno MHC. En estadios más tardíos de la enfermedad, la respuesta microglial es mantenida debido a la presencia de detritos celulares relacionados a la degeneración axonal y la desmielinización.
La activación microglial parece ser independiente de la forma del estímulo patológico, ya que en todos los modelos, ocurren cambos uniformes, incluyendo:

  • 1. Proliferación
  • 2. Transformación en células fagocíticas con morfología macrofágica
  • 3. Estimulación de la expresión de moléculas de la superficie celular, tales como el receptor C3 para el complemento o el determinante MUC102 ; o los antígenos MHC.

Es de interés observar el hecho de que un aumento en la expresión de antígenos MHC indica un estado general de activación microglial y no significa de por sí que se esté llevando a cabo una respuesta inmune en el tejido. El rol de la expresión del antígeno MHC clase I (Ia) en las funciones no inmunes no está claro. Sin embargo, diversos estudios han sugerido que la molécula Ia puede señalizar la activación, a través de la proteín-quinasa C, dando lugar a la proliferación y diferenciación. El ligando natural para la señalización Ia en rutas no inmunes en el cerebro permanece sin identificar.Microglias en lesiones traumáticas del SNC.
Una barrera hematoencefálica intacta tiende a favorecer la participación de las microglias, mientras que la ruptura de la misma favorece la invasión de derivados monocíticos. Por ejemplo, una herida penetrante del SNC que cause un daño directo de los vasos sanguíneos con ruptura de la barrera hematoencefálica y destrucción neuronal aguda, resulta en la diferenciación de las microglias en un fenotipo activado y en una activación en la expresión de moléculas antigénicas de superficie, (CD4 y antígeno MHC clase I). En cierto modo, la respuesta inflamatoria aguda frente a un daño focal traumático es similar al observado en otros tejidos, con reclutamiento de neutrófilos y monocitos en los bordes de la herida. Sin embargo, comparado con el sistema nervioso periférico y otros tejidos corporales, el número de células reclutadas en las lesiones del SNC es mucho menor, y la activación microglial es más retardada. Esta diferencia, que se observa luego del daño en el nervio óptico comparado
con el nervio ciático y en la degeneración Walleriana luego de una axotomía, puede atribuirse a diferencias en la barrera endotelial y a diferentes señales quimiotácticas involucradas.
La degeneración retrógrada de los cuerpos neuronales que transmiten el trauma a sus axones es una forma común de muerte neuronal. Un modelo estudiado por Kreutzberg y colegas es la respuesta de las motoneuronas frente a un daño en el nervio facial. Como los cuerpos celulares de las motoneuronas en el núcleo facial están sometidas a cromatolisis, las microglias residentes proliferan rápidamente y se activan. Éstas últimas se localizan muy cerca de las neuronas comprometidas y se ha sugerido que están involucradas en la eliminación de las sinapsis.
Participación de las microglias en las enfermedades autoinmunes Debido a que son células que presentan antígenos de superficie, las microglias tienen muchas posibilidades de participar activamente en la patogénesis de las enfermedades autoinmunes del cerebro. En ratas sometidas a encefalopatías alérgicas experimentales (EAE), un modelo para enfermedades desmielinizantes, la inyección intravenosa de células T dirigidas contra de la proteína básica de la mielina, da por resultado la inflamación del parénquima cerebral. En el infiltrado celular que se produce como consecuencia se encuentran macrófagos, linfocitos T y algunos linfocitos B. El proceso se iniciaría por la liberación de citokinas provenientes de células T, incluyendo interferon g (IFN-g ) con capacidad de activar in vitro las microglias induciendo la expresión de antígeno MHC clase I y II.
Por tanto, las células microgliales interactúan con células T de diferentes maneras, pudiendo adoptar diferentes fenotipos. El papel central de las células macrofágicas en la EAE está evidenciada en que la respuesta inflamatoria desaparece cuando se eliminan los macrófagos. En las neuritis alérgicas experimentales del PNS, el contacto directo de células microgliales con células T invasoras no tiene lugar. Sin embargo, se observa una activación temprana de las células microgliales que rodean las motoneuronas en el SNC. Esto sugiere que la respuesta de las microglias centrales en las enfermedades autoinmunes está mediada por células T.
Las microglias en la isquemia focal del cerebro. En la isquemia cerebral focal , la activación microglial ocurre incluso cuando no hay infiltración de linfocitos T. En algunas regiones cerebrales suceptibles al daño celular, la aparición de microglias activadas parece ser un proceso rápido, que precede incluso la degeneración inminente de las neuronas, para lo cual la presencia de la microglias pueden representar un maracador sensible y temprano. En otras regiones cerebrales, como las regiones CA3 del hipocampo, la reacción microglial se observa incluso en ausencia de daño neuronal concomitante luego de una isquemia transitoria. Debido a que los aminoácidos excitatorios juegan un papel crucial en la toxicidad neuronal, es interesante el hecho de que los agonistas del glutamato, el ácido Kaínico) o el ácido Iboténico inducen la activación microglial cuando son administrados dentro del parénquima cerebral.

Señales de activación de las microglias
El interferón-g (IFN-1). Aunque poco se sabe acerca de la regulación in vivo de la proliferación y activación microglial, tanto experimentos in vivo como in vitro sugieren la participación de citokinas en éste proceso. El IFN-g derivado de las células T es la citokina más ampliamente utilizada para activar las microglias. La larga lista de eventos que ocurren luego del tratamiento con IFN-g incluyen la producción de intermediarios reactivos del oxígeno (radicales libres), aumento en la expresión de antígenos MHC clase II, y la síntesis de componentes del complemento.

Factores estimulantes de colonias (CSF). De acuerdo con el concepto de que las microglias tienen un origen monocítico, los factores estimulantes de colonias (CSF) han sido identificados como potentes mediadores de activación para las células microgliales. Los astrocitos pueden ser inducidos a expresar (M-CSF) de macrófagos, (G-CSF) de granulocitos y (GM-CSF) de granulocitos y macrófagos (9,28). Además, las neuronas secretan in vitro (M-CSF). Esto permite al SNC controlar la expansión de las células microgliales por medio de un camino independiente del sistema inmune. Además de su efecto promotor del crecimiento, GM-CSF y M-CSF potencian varias funciones de los macrófagos, tal como sus actividades fagocíticas, citotóxicas y microbicidas y, la expresión de antígeno MHC clase II. La importancia funcional de la activación microglial in vivo mediada por M-CSF se muestra en ratones deficientes de M-CSF, los cuales carecen de proliferación microglial postraumática.

Qimiokinas.
Los efectos quimiotácticos en microglias residentes y en monocitos sanguíneos son ejercidos por TGF-b y quimiokinas-beta, un grupo de proteínas de 8-10 kDa que presentan cisteínas ligadas a enlaces disulfuro altamente conservadas. Las infecciones virales provocan la producción del IP-10 humano, el cual tiene efectos quimiotácticos sobre linfocitos y monocitos y fue detectado en astrocitos que lo expresan en EAE. Otras quimiocinas-b , como la proteína-1 qimioatrayente de monocitos (MCP-1/JE) o la proteína-1a inflamatoria de macrófagos (MIP-1 a ) son producidas por astrocitos activados IL-1b y y por células microgliales TNF-a activadas.

Péptido b -amiloide.
También están involucrados en la activación microglial un gran número de polipéptidos provenientes del cerebro incluyendo el péptido b-amiloide y el leucotrieno B4, el cual se demostró que es producido por astrocitos en cultivo. La proteína b-amiloide, un fragmento del proteína precursora del b-amiloide, actúa como un potente factor quimiotáctico para fagocitos mononucleares y activa directamente las microglias residentes in vitro como lo sugiere el brusco incremento en la actividad respiratoria y la producción de óxido nítrico (NO) y TNF-a.

Otros estímulos.
Sin embargo, en la isquemia, parecen operar otros caminos estimulantes más rápidos precedentes al daño neuronal y a la respuesta inmune. Alteraciones metabólicas y ultraestrucurales tempranas, incluyendo la desintegración de proteínas del citoesqueleto o cambios sinápticos en las membranas, disminución en la síntesis proteica, y/o metabolismo alterado de poliaminas han sido propuestos como estimulos determinantes para la activación microglial. Aún antes de éstos cambios, la liberación de potasio por parte de neuronas comprometidas eleva las concentraciones de potasio en el espacio intercelular, lo cual puede depolarizar las microglias por medio de un canal de potasio entrante. Debido a que carecen de corrientes salientes rectificadoras, incluso una pequeña corriente entrante conduce a la despolarización de la membrana con consecuencias metabólicas desconocidas.

Participación de las microglias activadas en la reparación e injuria.
En el tejido cerebral, las células microgliales activadas representan un sistema de defensa del huésped esencial, fagocitando y matando las bacterias, parásitos y hongos. Este proceso es potenciado por la citokina IFN-a derivada del linfocito T, la cual permite que las microglias actúen como células presentadoras de antígenos. La supervivencia y expansión de los linfocitos T y B en el SNC depende de la producción de interleukina 1 (IL-1) e IL-6 por parte de las células microgliales luego de la estimulación, ya sea por infección de las células por el virus o por los restos neuronales debido a la lisis por efectos citopáticos causados por virus neurotrópicos. IL-6
actúa en células B y promueve la diferenciación de las mismas en células plasmáticas secretoras de inmunnoglobulinas. La producción de anticuerpos antivirales desencadenda por la IL-6 puede ser esencial para la liberación de los virus en las neuronas afectadas. La dependencia de las células microgliales y linfocitos en señales de activación permite una reacción inmune espacialmente específica y temporalmente controlada, lo cual limita la reacción economizando lo máximo posible el sistema neuronal vital.

Citokinas y reparación del SNC.
La producción elevada de ciertas citokinas estaría también potencialmente involucrada en la reparación de tejidos. Esta hipotésis es apoyada por descubrimientos de que la IL-1, IL-6 y TGF-b potencian la síntesis in vivo e in vitro del mRNA para el NGF. IL-1 y TNF-a también regulan positivamente la expresión de moléculas de adhesión (ICAM-1, VCAM-1) y molécula-1 asociada al funcionamiento leucocitario (LFA-1) en microglias activadas, las cuales junto con las integrinas b 1 y b 2 y antígenos tardíos (VLA) potencian la interacción de las células cerebrales con la matriz extracelular y leucocitos.

Microglias y gliosis reactiva.
Los astrocitos responden vigorosamente frente a una infección y frente a enfermedades del SNC mediadas inmunológicamente. Aumentan en número y en tamaño y expresan nuevas moléculas indetectables en astroglías inactivas, que incluyen antígeno MHC clase I. Además de los astrocitos reactivos, tanto las microglias activadas como los monocitos sanguíneos están presentes en gran número en el tejido glial del SNC. Existen evidencias de que la gliosis resulta de la comunicación entre astrocitos y microglias por medio de factores solubles. Los astrocitos provenientes del cerebro humano y de roedores en cultivo secretan G-, GM-CSF, y IL-8, los cuales producen una extensión y aumento en la función de las células microgliales. Por otra parte, las células microgliales secretan IL-1, TNF-a , y TGF-b los cuales activan por sí mismos la proliferación y diferenciación de astrocitos. Esta interacción da por resultado astrocitos completamente armados que destoxifican aminoácidos excitatorios; producen antioxidantes, tal como superóxido dismutasa; y producen factores neurotróficos, incluyendo (NGF).

Mecanismos de la toxicidad.
La comprobación que la inhibición del proceso de multiplicación de monocitos por medio de la irradiación corporal o inactivación de macrófagos con colchicina o cloroquina, reduce la muerte celular (o neuronal) que se observa en la isquemia y en el daño cerebral inducido por excitotoxinas, ha llevado a postular que las microglias participan en los mecanismos de muerte neuronal. En algunas circunstancias patológicas las microglias pueden ser capaces de liberar diversas moléculas citotóxicas, incluyendo citokinas, NO, radicales libres del oxígeno, los aminoácidos citotóxicos glutamato y ácido quinolínico, y factores de complemento. Cuando son activadas con endotoxinas, las microglias producen TNF-a, el cual se encuentra en niveles altos en EAE. Debido a que los oligodendrocitos son vulnerables a los efectos citotóxicos provocados por el TNF-a provenientes de las microglias, se ha sugerido que las microglias activadas tendrían un papel patogénico en las enfermedades desmielinizantes, incluyendo esclerosis múltiple y encefalitis viral.
Las microglias activadas tienen la capacidad de generar diferentes especies reactivas del oxígeno, como radical superóxido, peróxido de hidrógeno, NO, y en forma indirecta el radical hidroxilo. La liberación de superóxido al espacio extracelular, por la actividad de la enzima de membrana NADPH oxidasa, parece estar bajo el control de citokinas: M-CSF aumenta y TGF-b suprime la activación de esta enzima. La producción de NO en microglias activadas está a cargo de la enzima NOS. Hay dos tipos de NOS: constitutiva e inducible. Esta última se encuentra en células fagocíticas y puede ser inducida por varias endotoxinas y citokinas. El NO reacciona con superóxido, generando peroxinitrito, el cual tiene la capacidad de reaccionar directa o indirectamente a pH fisiológico con aminoácidos, proteínas, desoxinucleósidos, desoxinucleótidos, ADN intacto, etc. Las propiedades tóxicas de estas especies han sido observadas en múltiples tipos celulares incluyendo oligodendrocitos y neuronas.
Los activadores de la proteína quinasa C, tal como PMA, las cuales se unen a receptores del complemento, pueden aumentar además la liberación de radicales libres del oxígeno, sugiriendo una contribución significante a la citotoxicidad microglial in vivo. La toxicidad del O2- proviene fundamentalmente de su conversión espontánea a peróxido de hidrógeno el cual da origen al radical hidroxilo por medio de la reacción Haber-Weiss catalizada por hierro. Los radicales peroxinitrito e hidroxilo son conocidos por iniciar múltiples lesiones celulares, que incluyen peroxidaciones de los lípidos de la membrana, ruptura de la hebra de DNA, alteraciones proteicas, inactivación de enzimas las cuales pueden conducir al la muerte celular. En términos generales, los radicales libres juegan un papel central en la patogenia de la hinchazón (swelling) cerebral y en la muerte neuronal inducida por isquemia.
Sin embargo, la causa primaria de toxicidad de las microglias activadas sobre las células granos del cerebelo que expresan el receptor NMDA para el glutamato, es la estimulación por las excitotoxinas liberadas y no por los radicales libres. Por tanto, en cocultivos de ambos tipos celulares el glutamato es un producto de secreción de la microglia e interacciona con los receptores NMDA neuronales provocando la muerte neuronal, la que es bloqueada a su vez por antagonistas para éste receptor. Estos datos indican un papel impotante de la microglia en el daño cerebral mediado por receptores NMDA en la enfermedad cerebrovascular y traumática. La liberación de citotoxinas por las celulas microgliales puede jugar también un papel importante en el desarrollo de la demencia asociada al SIDA. Los macrófagos afectados por el virus HIV secretan neurotoxinas incluyendo glutamato, que actúan sinérgicamente con la proteína viral gp120-b provocando neurotoxicidad. Este efecto puede ser bloqueado por antagonistas NMDA.

Inhibición de la activación de las microglias.
Además de los mecanismos de activación descritas más arriba, también existen circuitos químicos y metabólicos de carácter autócrino y parácrino que inactivan los macrófagos. Las citokinas pueden inhibir la activación, la liberación de radicales libres y la expresión de antígenos MHC clase II. El TGF-b también disminuye la producción de NO. In vivo se puede observar que la administración de TGF-b atenúa el daño cerebrovascular y el edema cerebral que se observa en la meningitis por neumococo. En éste modelo los corticoides tienen el mismo efecto posiblemente reduciendo la producción de glutamato . La citokina IL-13 suprime el desarrollo de la EAE. La interleukina-6 disminuye la desmielinización que se observa en la encefalomielitis viral de roedores.

Importancia de las microglias activadas en patología humana.
Como se indica más arriba, existen evidencias que sugieren que las microglias activadas juegan un papel crucial en la patogénesis de las lesiones cerebrales agudas y crónicas. En las enfermedades humanas, la relación causal entre la activación microglial y las neurotoxicidad todavía no ha sido demostrada formalmente.
Claramente, la activación y diferenciación de las microglias en macrófagos es un proceso notorio en las enfermedades inflamatorias del SNC, tanto agudas (meningoencefalitis) como crónicas (enfermedades desmielinizantes y encefalopatía del SIDA). Mientras que en las meningitis bacterianas la citokinas detectadas en el LCR provienen principalmente de los macrófagos y leucocitos meningeos es claro que las citokinas detectadas en el LCR en las encefalitis provienen del parénquima cerebral. En la esclerosis múltiple, las microglias y los monocitos están localizados en los bordes de las placas. Ellos expresan el antígeno de MHC clase II y son capaces de producir NO y TNF-a con capacidad de dañar los oligodendrocitos y fagocitar mielina. El daño cerebral en neuro-SIDA incluye características de encefalitis, leucoencefalopatía y mielitis. Como la microglia es el lugar primario de la infección del retrovirus, sus formas activadas estan diseminadas a lo largo de la sustancia gris y blanca. La anatomía patológica muestra que la encefalitis por HIV está caracterizada por la formación de nódulos microgliales (en la sustancia blanca y sustancia gris profunda), y por la presencia de células gigantes multinucleadas. El daño neuronal se atribuye a proteínas virales y también a toxinas derivadas de las microglias (glutamato y ácido quinolínico), que se encuentran elevados en el LCR de los pacientes infectados con HIV.
En las enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer, ALS, enfermedad de Parkinson, es posible observar una respuesta inflamatoria estrechamente asociada al sitio de degeneración neuronal, en dónde participan los tipos celulares mononucleares fagocítico, macrófagos y microglias. Esta activación se acompaña de un aumento en la expresión de receptores de superficie CD43, FC-receptores, antígenos MHC clase I y II y E-integrinas b 2. En la enfermedad de Alzheimer las microglias no sólo se acumulan alrededor de los depósitos amiloides, sino que también pueden ser responsables de la secreción del mismo.
En suma, el balance entre los efectos benéficos y destructivos de las microglias depende del grado de activación y de la efectividad de los mecanismos de desactivación. Cuando éstos mecanismos regulatorios están alterados, por ejemplo la recaptura de glutamato por los astrocitos, puede llevar a que los mecanismos efectores de los macrófagos sean neurotóxicos aún cuando exista un grado de activación de menor importancia.

Revisión preparada por Luis Barbeito en base a los trabajos de Spranger & Fontana (1996) “Activation of microglia: a dangerous interlude in inmune function in the brain” The neuroscientist; 2: 293-299 y Mc Geer et al. (1993) “Microglia in degenerative neurological disease” Glia; 7: 84-92.http://www.chasque.apc.org/gunn/exp/microgl.htm

Pathways in neurons, astrocytes and microglia that are implicated in -amyloid toxicity. The figure serves to illustrate the idea that many cellular elements are involved in more than one function or pathway, and are dynamic in that their use in one direction might have an impact on other functions. The development of models of this type, with an ever-increasing degree of sophistication, will foster our understanding of brain function as a dynamic process. See Ref. 9 for details of the elements included in this model of -amyloid toxicity. Reproduced with permission from Ref. 8 © 2001 Macmillan Magazines Ltd. http://www.nature.com/nrn/journal/v3/n4/slideshow/nrn787_F2.html

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Debilidad muscular Sistema nervioso

10 comentarios Add your own

  • 1. Jesus Rodolfo/culiacan sinaloa  |  septiembre 30, 2007 en 7:00 am

    EXELENTEE PUBLICACION “FELICIDADES””

    Responder
  • 2. dalia fernandez gonzalez  |  noviembre 27, 2007 en 1:41 am

    más que excelente tu publicacion te felicito espero que muchos sepan hacerlo como tu.

    Responder
  • 3. luis benitez  |  marzo 5, 2008 en 3:03 pm

    Excelente presentación

    Responder
  • 4. angel  |  julio 4, 2008 en 9:13 pm

    FELICITACIONES es un exelente material de consulta, seria interesante que incluyeran temas de psicologia .

    Responder
  • 5. carlos s.  |  agosto 11, 2008 en 3:29 am

    verdaderamente es un material de consulta muy util y contiene informacion muy completa. FELICITACIONES

    Responder
  • 6. laura m.  |  octubre 22, 2008 en 2:12 pm

    Muy buena presentacion…

    Responder
  • 7. Derlis B.  |  agosto 22, 2009 en 3:54 am

    Excelente presentación y muy completo el contenido

    Responder
  • 8. LILIAS  |  agosto 22, 2009 en 11:45 pm

    muy buena, la verdad….

    Responder
  • 9. Maria Magda  |  octubre 27, 2009 en 5:26 am

    Buenisima la informacion, pero podrìan por favor darme la bibliografia para respaldarla?. Me urge por favor.
    Gracias.

    Responder
  • 10. mariana  |  septiembre 2, 2010 en 8:43 pm

    q buen eso aunque esta muy largo buenos grx

    Responder

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