Célula neuroepitelial

Las células neuroepiteliales , o células neuroectodérmicas , forman la pared del tubo neural cerrado en el desarrollo embrionario temprano . Las células neuroepiteliales abarcan el espesor de la pared del tubo, conectándose con la superficie pial y con la superficie ventricular o luminal . Están unidas en el lumen del tubo por complejos de unión , donde forman una capa pseudoestratificada de epitelio llamada neuroepitelio . ^[1]

Las células neuroepiteliales son las células madre del sistema nervioso central , conocidas como células madre neurales , y generan las células progenitoras intermedias conocidas como células gliales radiales , que se diferencian en neuronas y glía en el proceso de neurogénesis . ^[1]

Durante la tercera semana de crecimiento embrionario , el cerebro comienza a desarrollarse en el feto temprano en un proceso llamado morfogénesis . ^[2] Las células neuroepiteliales del ectodermo comienzan a multiplicarse rápidamente y se pliegan formando la placa neural , que se invagina durante la cuarta semana de crecimiento embrionario y forma el tubo neural . ^[2] La formación del tubo neural polariza las células neuroepiteliales orientando el lado apical de la célula hacia adentro, que luego se convierte en la zona ventricular, y el lado basal se orienta hacia afuera, que contacta con la piamadre , o superficie externa del cerebro en desarrollo . ^[3] Como parte de esta polaridad, las células neuroepiteliales expresan prominina-1 en la membrana plasmática apical, así como uniones estrechas para mantener la polaridad celular. ^[4] La integrina alfa 6 ancla las células neuroepiteliales a la lámina basal . ^[4] El tubo neural comienza como una sola capa de células epiteliales pseudoestratificadas , pero la rápida proliferación de células neuroepiteliales crea capas adicionales y, finalmente, tres regiones de crecimiento distintas. ^{[2] [4]} A medida que se forman estas capas adicionales, la polaridad apical-basal debe regularse a la baja. ^[3] La proliferación adicional de las células en estas regiones da lugar a tres áreas distintas del cerebro: el prosencéfalo , el mesencéfalo y el rombencéfalo . El tubo neural también da lugar a la médula espinal . ^[2]

Las células neuroepiteliales son una clase de células madre y tienen la capacidad de autorenovarse. Durante la formación del tubo neural, las células neuroepiteliales experimentan divisiones proliferativas simétricas que dan lugar a dos nuevas células neuroepiteliales. En una etapa posterior del desarrollo cerebral, las células neuroepiteliales comienzan a autorenovarse y dan lugar a progenitores de células no madre, como las células gliales radiales simultáneamente al experimentar una división asimétrica. La expresión de Tis21 , un gen antiproliferativo, hace que la célula neuroepitelial haga el cambio de división proliferativa a división neuronal. Muchas de las células neuroepiteliales también se dividen en células gliales radiales, una célula similar, pero con un destino más restringido. Al ser una célula con un destino más restringido, la célula glial radial generará neuronas posmitóticas, células progenitoras intermedias o astrocitos en la gliogénesis . Durante la división de las células neuroepiteliales, la migración nuclear intercinética permite que las células se dividan sin restricciones mientras mantienen un empaquetamiento denso. Durante G1, el núcleo celular migra hacia el lado basal de la célula y permanece allí durante la fase S y migra hacia el lado apical para la fase G2 . Esta migración requiere la ayuda de microtúbulos y filamentos de actina . ^[4]

Las células neuroepiteliales dan lugar a células progenitoras gliales radiales en el desarrollo embrionario temprano. Para realizar este cambio, las células neuroepiteliales comienzan a regular a la baja sus características epiteliales, deteniendo la expresión de ocludina , una proteína de unión estrecha. ^[3] La pérdida de ocludina provoca una pérdida de los sellos de unión estrecha anteriores que son necesarios para la generación de neuroblastos . Otra proteína de unión estrecha , PARD3 , permanece en el lado apical de la célula co-localizándose con N-cadherina y mantiene intacta la cara apical de la célula neuroepitelial. ^[4] En ausencia de ocludina, todavía se pierde algo de polaridad y la célula neuroepitelial da lugar a la célula glial radial. ^[4]

En el sistema nervioso central adulto, las células neuroepiteliales surgen en varias áreas diferentes del cerebro: la zona subventricular (SVZ), el bulbo olfatorio y el giro dentado del hipocampo . Estas células no aparecen en ninguna parte del sistema nervioso periférico . A menudo categorizadas como células madre neurales, las células neuroepiteliales dan lugar solo a unas pocas variedades de células neurales, lo que las hace multipotentes , una distinción definitiva de las células madre pluripotentes que se encuentran en el desarrollo embrionario. Las células neuroepiteliales experimentan mitosis generando más células neuroepiteliales, células gliales radiales o células progenitoras , las dos últimas diferenciándose en neuronas o células gliales. Las células neuroepiteliales experimentan dos formas diferentes de mitosis: división diferenciadora asimétrica y división prolífica simétrica. ^[4] La división celular asimétrica da como resultado dos variedades diferentes de células hijas (es decir, una célula neuroepitelial se divide en una célula glial radial y otra célula neuroepitelial), mientras que la versión simétrica produce células hijas idénticas. Este efecto es causado por la orientación del huso mitótico , que se encuentra en el área posterior o anterior de la célula mitótica, en lugar del centro donde se encuentra durante la división simétrica. Las células progenitoras y las células gliales radiales responden a factores tróficos extracelulares, como el factor neurotrófico ciliar (CNTF), las citocinas o la neuregulina 1 (NRG1), que pueden determinar si las células se diferenciarán en neuronas o glía. ^[5] En general, la neurogénesis está regulada tanto por muchas vías reguladoras variadas en el SNC como por varios otros factores, desde genes hasta estímulos externos como el comportamiento individual de una persona. La gran red interconectada de respuestas reguladoras actúa para afinar las respuestas proporcionadas por las neuronas recién formadas. ^[6]

La neurogénesis en el cerebro adulto se asocia a menudo con enfermedades que deterioran el SNC, como la enfermedad de Huntington , la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson . Si bien la neurogénesis adulta está regulada positivamente en el hipocampo en pacientes con estas enfermedades, aún está por verse si sus efectos son regenerativos o no concluyentes. ^[7] Los individuos con estas enfermedades también expresan a menudo capacidades olfativas disminuidas, así como una actividad cognitiva disminuida en el hipocampo, áreas específicas de la neurogénesis. Los genes asociados con estas enfermedades, como la α-sinucleína , la presenilina 1 , la MAPT (proteína tau asociada a microtúbulos) y la huntingtina, también se asocian a menudo con la plasticidad en el cerebro y su modificación. ^[8] La neuroplasticidad se asocia con la neurogénesis de manera complementaria. Las nuevas neuronas generadas por las células neuroepiteliales, las progenitoras y las células gliales radiales no sobrevivirán a menos que puedan integrarse en el sistema haciendo conexiones con nuevas vecinas. Esto también conduce a muchos conceptos controvertidos, como la terapia neurogénica, que implica el trasplante de células progenitoras locales a una zona dañada. ^[7]

Un tumor neuroepitelial disembrioplásico es un tumor benigno poco frecuente que afecta a niños y adolescentes menores de veinte años. El tumor se presenta en el tejido que recubre el cerebro y la médula espinal. Los síntomas del tumor dependen de su ubicación, pero la mayoría de los niños sufren convulsiones que no se pueden controlar con medicamentos. El DNT suele tratarse mediante cirugía invasiva y los pacientes suelen ser capaces de recuperarse por completo, con pocos o ningún efecto a largo plazo. ^[9]

Los quistes neuroepiteliales, también conocidos como quistes coloides , se desarrollan en personas de entre 20 y 50 años y son relativamente raros en personas menores de veinte años. Los quistes son tumores benignos que suelen aparecer en el tercer ventrículo anterior . Los quistes se producen en el epitelio, lo que pone a los pacientes en riesgo de hidrocefalia obstructiva , aumento de la presión intracraneal y, rara vez, hemorragia intraquística. Esto resulta del agrandamiento de los quistes al hacer que el epitelio secrete líquido mucinoso adicional. Los quistes generalmente se encuentran de manera incidental o si los pacientes se vuelven sintomáticos y presentan síntomas de hidrocefalia. Los quistes más grandes se operan, mientras que los quistes más pequeños que no son obstructivos se pueden dejar intactos. ^[10]

Los tumores oligodendrogliales se manifiestan en las células gliales, que son responsables de sostener y proteger las células nerviosas del cerebro. El tumor se desarrolla sobre oligodendrocitos y generalmente se encuentra en el cerebro alrededor de los lóbulos frontal o temporal . Los tumores pueden crecer lentamente de manera bien diferenciada, retrasando la aparición de los síntomas, o pueden crecer rápidamente para formar un oligodendroglioma anaplásico . Los síntomas de este tipo de tumor incluyen dolores de cabeza y problemas visuales. Además, el bloqueo de los ventrículos puede causar acumulación de líquido cefalorraquídeo que resulta en hinchazón alrededor del tumor. La ubicación del tumor también puede afectar los síntomas, ya que los tumores del lóbulo frontal pueden causar cambios graduales en el estado de ánimo o la personalidad, mientras que los tumores del lóbulo temporal resultan en problemas de coordinación y habla. ^[11]

Los investigadores han podido crear quimeras neuronales combinando neuronas que se desarrollaron a partir de células madre embrionarias con células gliales que también se derivaron de células madre embrionarias . Estas quimeras neuronales brindan a los investigadores una forma integral de estudiar los mecanismos moleculares detrás de la reparación y regeneración celular a través de células precursoras neuroepiteliales y, con suerte, arrojarán luz sobre la posible reparación del sistema nervioso en un entorno clínico. En un intento de identificar las características clave que diferencian a las células neuroepiteliales de sus células progenitoras , los investigadores identificaron un filamento intermedio que se expresaba en el 98% de las células neuroepiteliales del tubo neural, pero ninguna de sus células progenitoras. Después de este descubrimiento, quedó claro que los tres tipos de células en el sistema nervioso eran el resultado de una población homogénea de células madre. Para hacer posible la reparación neuronal clínica, los investigadores necesitaban caracterizar aún más la determinación regional de las células madre durante el desarrollo cerebral determinando qué factores hacen que un precursor se convierta en uno u otro. Aunque se desconocen los factores exactos que conducen a la diferenciación, los investigadores han aprovechado las quimeras neuronales de ratas y humanos para explorar el desarrollo de neuronas y células gliales humanas en un modelo animal. Estas quimeras neuronales han permitido a los investigadores observar enfermedades neurológicas en un modelo animal donde se pueden controlar los cambios traumáticos y reactivos. Con el tiempo, los investigadores esperan poder utilizar la información obtenida de estos experimentos con quimeras neuronales para reparar regiones del cerebro afectadas por trastornos del sistema nervioso central. Sin embargo, el problema de la administración aún no se ha resuelto, ya que se ha demostrado que las quimeras neuronales circulan por los ventrículos y se incorporan a todas las partes del SNC. Al encontrar señales ambientales de diferenciación, el trasplante de precursores neuroepiteliales podría utilizarse en el tratamiento de muchas enfermedades, entre ellas la esclerosis múltiple , la enfermedad de Huntington y la enfermedad de Parkinson. Una mayor exploración de las células quimeras neuronales y los cerebros quiméricos proporcionará evidencia para manipular los genes correctos y aumentar la eficacia de la reparación del trasplante neuronal. ^[12]

Las investigaciones sobre la depresión indican que uno de los principales factores causales de la depresión, el estrés, también influye en la neurogénesis. Esta conexión llevó a los investigadores a postular que la depresión podría ser el resultado de cambios en los niveles de neurogénesis en el cerebro adulto, específicamente en el giro dentado . Los estudios indican que el estrés afecta a la neurogénesis al aumentar los glucocorticoides y disminuir los neurotransmisores como la serotonina . Estos efectos se verificaron además al inducir estrés en animales de laboratorio, lo que resultó en una disminución de los niveles de neurogénesis. Además, las terapias modernas que tratan la depresión también promueven la neurogénesis. La investigación en curso busca verificar aún más esta conexión y definir el mecanismo por el cual ocurre. Esto podría conducir potencialmente a una mejor comprensión del desarrollo de la depresión, así como a futuros métodos de tratamiento. ^[13]

• Lista de tipos de células humanas derivadas de las capas germinales

• células neuroepiteliales+ en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.