¡Se están restaurando las células nerviosas

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

La expresión popular "Las células nerviosas no se recuperan" es percibida por todos desde la infancia como una verdad inmutable. Sin embargo, este axioma no es más que un mito, y nuevos datos científicos lo refutan.

La naturaleza establece en el cerebro en desarrollo un margen de seguridad muy alto: durante la embriogénesis, se forma un gran exceso de neuronas. Casi el 70% de ellos muere antes del nacimiento de un hijo. El cerebro humano continúa perdiendo neuronas después del nacimiento, durante toda la vida. Esta muerte celular está programada genéticamente. Por supuesto, no solo mueren las neuronas, sino también otras células del cuerpo. Solo todos los demás tejidos tienen una alta capacidad regenerativa, es decir, sus células se dividen, reemplazando a las muertas.

El proceso de regeneración es más activo en las células del epitelio y los órganos hematopoyéticos (médula ósea roja). Pero hay células en las que los genes responsables de la reproducción por división están bloqueados. Además de las neuronas, estas células incluyen las células del músculo cardíaco. ¿Cómo se las arregla la gente para preservar la inteligencia hasta la vejez, si las células nerviosas mueren y no se renuevan?

Una de las posibles explicaciones: no todas las neuronas "funcionan" simultáneamente en el sistema nervioso, sino solo el 10% de las neuronas. Este hecho se cita a menudo en la literatura popular e incluso científica. En repetidas ocasiones he tenido que discutir esta declaración con mis colegas nacionales y extranjeros. Y ninguno de ellos entiende de dónde vino esta cifra. Cualquier célula vive y "trabaja" al mismo tiempo. En cada neurona ocurren procesos metabólicos todo el tiempo, se sintetizan proteínas, se generan y transmiten impulsos nerviosos. Por tanto, dejando la hipótesis de las neuronas "en reposo", pasemos a una de las propiedades del sistema nervioso, a saber, su excepcional plasticidad.

El significado de plasticidad es que las funciones de las células nerviosas muertas son asumidas por sus "colegas" supervivientes, quienes aumentan de tamaño y forman nuevas conexiones, compensando las funciones perdidas. La alta, pero no infinita eficiencia de tal compensación puede ilustrarse con el ejemplo de la enfermedad de Parkinson, en la que hay una muerte gradual de neuronas. Resulta que hasta que mueren alrededor del 90% de las neuronas del cerebro, no aparecen los síntomas clínicos de la enfermedad (temblores de las extremidades, limitación de la movilidad, marcha inestable, demencia), es decir, la persona se ve prácticamente sana. Esto significa que una célula nerviosa viva puede reemplazar a nueve muertas.

Pero la plasticidad del sistema nervioso no es el único mecanismo que permite la preservación de la inteligencia hasta una edad avanzada. La naturaleza también tiene un retroceso: la aparición de nuevas células nerviosas en el cerebro de los mamíferos adultos o la neurogénesis.

El primer informe sobre neurogénesis apareció en 1962 en la prestigiosa revista científica Science. El artículo se tituló "¿Se están formando nuevas neuronas en el cerebro de los mamíferos adultos?" Su autor, el profesor Joseph Altman de la Universidad de Purdue (EE. UU.), Con la ayuda de una corriente eléctrica, destruyó una de las estructuras del cerebro de la rata (el cuerpo geniculado lateral) e inyectó allí una sustancia radiactiva que penetra en las células recién emergentes. Unos meses más tarde, el científico descubrió nuevas neuronas radiactivas en el tálamo (parte del prosencéfalo) y la corteza cerebral. Durante los siguientes siete años, Altman publicó varios estudios más que demostraban la existencia de neurogénesis en el cerebro de mamíferos adultos. Sin embargo, luego, en la década de 1960, su trabajo causó solo escepticismo entre los neurocientíficos, su desarrollo no siguió.

Y sólo veinte años después se "redescubrió" la neurogénesis, pero ya en el cerebro de las aves. Muchos investigadores de aves canoras han notado que durante cada época de apareamiento, el canario macho Serinus canaria canta una canción con nuevas "rodillas". Además, no adopta nuevos trinos de sus compañeros, ya que las canciones se actualizaron incluso de forma aislada. Los científicos comenzaron a estudiar en detalle el principal centro vocal de las aves, ubicado en una sección especial del cerebro, y encontraron que al final de la temporada de apareamiento (en canarios ocurre en agosto y enero), una parte significativa de las neuronas de el centro vocal murió, probablemente debido a una carga funcional excesiva … A mediados de la década de 1980, el profesor Fernando Notteboom de la Universidad Rockefeller (EE. UU.) Pudo demostrar que en los canarios machos adultos, el proceso de neurogénesis ocurre en el centro vocal de manera constante, pero la cantidad de neuronas formadas está sujeta a fluctuaciones estacionales. El pico de neurogénesis en canarios se produce en octubre y marzo, es decir, dos meses después de las temporadas de apareamiento. Por eso la "biblioteca musical" de los cantos del canario macho se actualiza periódicamente.

A fines de la década de 1980, también se descubrió la neurogénesis en anfibios adultos en el laboratorio del científico de Leningrado, el profesor A. L. Polenov.

¿De dónde vienen las nuevas neuronas si las células nerviosas no se dividen? La fuente de nuevas neuronas tanto en aves como en anfibios resultó ser células madre neuronales de la pared de los ventrículos del cerebro. Durante el desarrollo del embrión, es a partir de estas células que se forman las células del sistema nervioso: neuronas y células gliales. Pero no todas las células madre se convierten en células del sistema nervioso; algunas de ellas se "esconden" y esperan entre bastidores.

Se ha demostrado que nuevas neuronas surgen de células madre del organismo adulto y en vertebrados inferiores. Sin embargo, se necesitaron casi quince años para demostrar que ocurre un proceso similar en el sistema nervioso de los mamíferos.

Los avances en neurociencia a principios de la década de 1990 llevaron al descubrimiento de neuronas "recién nacidas" en el cerebro de ratas y ratones adultos. Se encontraron principalmente en las partes evolutivamente antiguas del cerebro: los bulbos olfativos y la corteza del hipocampo, que son los principales responsables del comportamiento emocional, la respuesta al estrés y la regulación de las funciones sexuales de los mamíferos.

Al igual que en las aves y los vertebrados inferiores, en los mamíferos, las células madre neuronales se encuentran cerca de los ventrículos laterales del cerebro. Su transformación en neuronas es muy intensa. En ratas adultas, alrededor de 250.000 neuronas se forman a partir de células madre por mes, reemplazando el 3% de todas las neuronas en el hipocampo. La vida útil de estas neuronas es muy alta: hasta 112 días. Las células madre neuronales viajan un largo camino (alrededor de 2 cm). También pueden migrar al bulbo olfatorio, convirtiéndose allí en neuronas.

Los bulbos olfativos del cerebro de los mamíferos son responsables de la percepción y el procesamiento primario de varios olores, incluido el reconocimiento de feromonas, sustancias que en su composición química están cerca de las hormonas sexuales. El comportamiento sexual en roedores está regulado principalmente por la producción de feromonas. El hipocampo se encuentra debajo de los hemisferios cerebrales. Las funciones de esta estructura compleja están asociadas con la formación de la memoria a corto plazo, la realización de ciertas emociones y la participación en la formación del comportamiento sexual. La presencia de neurogénesis constante en el bulbo olfatorio y el hipocampo en ratas se explica por el hecho de que en los roedores estas estructuras soportan la principal carga funcional. Por lo tanto, las células nerviosas que contienen a menudo mueren, lo que significa que necesitan ser renovadas.

Para comprender qué condiciones influyen en la neurogénesis en el hipocampo y el bulbo olfatorio, el profesor Gage de la Universidad de Salk (EE. UU.) Construyó una ciudad en miniatura. Los ratones jugaron allí, hicieron educación física, buscaron salidas de los laberintos. Resultó que en los ratones "urbanos", surgían nuevas neuronas en un número mucho mayor que en sus parientes pasivos, sumidos en una vida rutinaria en un vivero.

Las células madre pueden extraerse del cerebro y trasplantarse a otra parte del sistema nervioso, donde se convierten en neuronas. El profesor Gage y sus colegas llevaron a cabo varios experimentos similares, el más impresionante de los cuales fue el siguiente. Se trasplantó una sección de tejido cerebral que contenía células madre a la retina destruida de un ojo de rata. (La pared interna del ojo sensible a la luz tiene un origen "nervioso": está formada por neuronas modificadas: bastones y conos. Cuando se destruye la capa sensible a la luz, aparece la ceguera). Las células madre cerebrales trasplantadas se convierten en neuronas retinianas., sus procesos alcanzaron el nervio óptico, ¡y la rata recuperó la vista! Además, al trasplantar células madre cerebrales a un ojo intacto, no se produjeron transformaciones con ellas. Probablemente, cuando se daña la retina, se producen algunas sustancias (por ejemplo, los llamados factores de crecimiento) que estimulan la neurogénesis. Sin embargo, el mecanismo exacto de este fenómeno aún no está claro.

Los científicos se enfrentaron a la tarea de demostrar que la neurogénesis ocurre no solo en roedores, sino también en humanos. Con este fin, los investigadores bajo la dirección del profesor Gage realizaron recientemente un trabajo sensacional. En una de las clínicas oncológicas estadounidenses, un grupo de pacientes con neoplasias malignas incurables tomó el fármaco quimioterapéutico bromodioxiuridina. Esta sustancia tiene una propiedad importante: la capacidad de acumularse en las células en división de varios órganos y tejidos. La bromodioxiuridina se incorpora al ADN de la célula madre y se almacena en las células hijas después de que las células madre se dividen. La investigación patológica ha demostrado que las neuronas que contienen bromodioxiuridina se encuentran en casi todas las partes del cerebro, incluida la corteza cerebral. Entonces, estas neuronas eran células nuevas que surgieron de la división de células madre. El hallazgo confirmó incondicionalmente que el proceso de neurogénesis también ocurre en adultos. Pero si en los roedores la neurogénesis ocurre solo en el hipocampo, entonces, en los humanos, es probable que pueda capturar áreas más extensas del cerebro, incluida la corteza cerebral. Estudios recientes han demostrado que se pueden formar nuevas neuronas en el cerebro adulto no solo a partir de células madre neuronales, sino también a partir de células madre sanguíneas. El descubrimiento de este fenómeno ha provocado euforia en el mundo científico. Sin embargo, la publicación en la revista "Nature" en octubre de 2003 enfrió las mentes entusiastas de muchas maneras. Resultó que las células madre sanguíneas penetran en el cerebro, pero no se convierten en neuronas, sino que se fusionan con ellas y forman células binucleares. Luego, el núcleo "antiguo" de la neurona se destruye y es reemplazado por el núcleo "nuevo" de la célula madre sanguínea. En el cuerpo de la rata, las células madre sanguíneas se fusionan principalmente con las células gigantes del cerebelo, las células de Purkinje, aunque esto ocurre muy raramente: solo se pueden encontrar unas pocas células fusionadas en todo el cerebelo. Se produce una fusión más intensa de neuronas en el hígado y el músculo cardíaco. Todavía no está claro cuál es el significado fisiológico de esto. Una de las hipótesis es que las células madre sanguíneas llevan consigo nuevo material genético que, al entrar en la célula cerebelosa "vieja", prolonga su vida.

Por tanto, pueden surgir nuevas neuronas a partir de células madre incluso en el cerebro adulto. Este fenómeno ya es muy utilizado para tratar diversas enfermedades neurodegenerativas (enfermedades acompañadas de muerte de neuronas en el cerebro). Las preparaciones de células madre para trasplante se obtienen de dos formas. El primero es el uso de células madre neuronales, que tanto en el embrión como en el adulto se encuentran alrededor de los ventrículos del cerebro. El segundo enfoque es el uso de células madre embrionarias. Estas células se encuentran en la masa celular interna en una etapa temprana de la formación del embrión. Pueden transformarse en casi cualquier célula del cuerpo. El mayor desafío al trabajar con células embrionarias es lograr que se transformen en neuronas. Las nuevas tecnologías lo hacen posible.

Algunos hospitales de los Estados Unidos ya han formado "bibliotecas" de células madre neuronales obtenidas de tejido embrionario y se están trasplantando a pacientes. Los primeros intentos de trasplante están dando resultados positivos, aunque hoy los médicos no pueden resolver el problema principal de tales trasplantes: la multiplicación desenfrenada de células madre en el 30-40% de los casos conduce a la formación de tumores malignos. Aún no se ha encontrado ningún enfoque para prevenir este efecto secundario. Pero a pesar de ello, el trasplante de células madre será sin duda uno de los principales enfoques en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson, que se han convertido en el flagelo de los países desarrollados.