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Célula envolvente olfativa

Neuroglia del cerebro mostrada mediante el método de Golgi. Las células envolventes olfativas ( CEO ), también conocidas como células gliales envolventes olfativas , son un tipo...

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Neuroglia del cerebro mostrada mediante el método de Golgi.

Las células envolventes olfativas ( CEO ), también conocidas como células gliales envolventes olfativas , son un tipo de macroglía ( glía radial ) presente en el sistema nervioso . Se las conoce también como células de Schwann olfativas , ya que envuelven los axones amielínicos de las neuronas olfativas de forma similar a como las células de Schwann envuelven las neuronas periféricas amielínas . Además, comparten la propiedad de favorecer la regeneración axonal.

Las células OEC son capaces de fagocitar restos axonales in vivo , y fagocitan bacterias in vitro . Se cree que las células gliales olfativas que expresan la enzima antimicrobiana lisozima (LYZ) desempeñan un papel importante en la inmunoprotección de la mucosa , donde las neuronas están directamente expuestas al entorno externo.

Las células OEC se han probado con éxito en la regeneración axonal experimental en ratas adultas con daño traumático en la médula espinal , y actualmente se están realizando ensayos clínicos para obtener más información sobre las lesiones de la médula espinal y otras enfermedades neurodegenerativas .

Origen

Desarrollo embrionario en el sistema nervioso central

En el sistema nervioso periférico, las OEC se encuentran dispersas dentro del epitelio olfatorio y el nervio olfatorio . En el sistema nervioso central , las OEC se encuentran dentro de las dos capas externas del bulbo olfatorio . Durante el desarrollo, las neuronas olfativas primitivas extienden sus axones desde la placoda olfativa , a través del mesénquima , hacia la vesícula telencefálica. [ 1 ] Después de llegar a la vesícula telencefálica , una pequeña capa de células y axones cubre la vesícula. Los axones olfativos invaden la lámina basal de la glía limitante y el bulbo olfatorio para crear el nervio olfatorio y las capas glomerulares . Una fracción de los precursores epiteliales migrantes da lugar a la glía envolvente olfativa que habita el nervio olfatorio y las capas glomerulares. [ 1 ] Las OEC y los astrocitos interactúan entre sí para formar una nueva glía limitante . [ 1 ] Las OEC se distinguen de otras células gliales por su origen del desarrollo, ya que están presentes tanto en el sistema nervioso periférico como en el sistema nervioso central. También se forman en haces de axones de neuronas sensoriales olfativas de una manera distinta a la mielinización .

Funciones

Las OEC son células gliales radiales que desempeñan diversas funciones. Dentro del sistema olfativo, fagocitan restos axonales y células muertas. Cuando se cultivan en una placa de Petri (in vitro), fagocitan bacterias. Numerosos estudios han demostrado que las OEC pueden contribuir al tratamiento de las lesiones de la médula espinal (LME) debido a sus propiedades regenerativas en el sistema nervioso periférico y su presencia en el sistema nervioso central. [ 2 ] También se sabe que las OEC brindan soporte y guía a los axones olfativos, crecen a través de cicatrices gliales y secretan muchos factores neurotróficos . [ 3 ]

Las células OEC expresan marcadores gliales como la proteína ácida fibrilar glial , s100 y p75 , y marcadores gliales radiales como nestina y vimentina , lo que puede ayudar aún más a los investigadores a comprender las características de marcaje de estas células gliales especializadas.

Regeneración del sistema olfativo

Plan de las neuronas olfativas

El sistema olfativo de los mamíferos es inusual porque tiene la capacidad de regenerar continuamente sus neuronas durante la edad adulta. [ 4 ] Esta capacidad está asociada con la glía envolvente olfativa. Las nuevas neuronas receptoras olfativas deben proyectar sus axones a través del sistema nervioso central hasta el bulbo olfatorio para ser funcionales. El crecimiento y la regeneración de los axones olfativos se pueden atribuir a las células envolventes olfativas (CEO), ya que forman los fascículos a través de los cuales los axones crecen desde el sistema nervioso periférico hacia el sistema nervioso central. [ 5 ] Las neuronas receptoras olfativas tienen una vida útil promedio de 6 a 8 semanas y, por lo tanto, deben ser reemplazadas por células diferenciadas a partir de las células madre que se encuentran dentro de una capa en la base del epitelio cercano. El crecimiento axonal está guiado por la composición glial y la citoarquitectura del bulbo olfatorio, además de la presencia de las CEO. [ 4 ]

Se cree que las OEC son en parte responsables de la neurogénesis de las neuronas olfativas primarias a través de los procesos de fasciculación , clasificación celular y orientación axonal. [ 6 ]

Papel en las lesiones de la médula espinal

El daño traumático de la médula espinal provoca una pérdida permanente de las funciones motoras y sensoriales del sistema nervioso central, denominada paraplejia o tetraplejia según la localización de la lesión. Como consecuencia, pueden producirse otros efectos perjudiciales en los sistemas respiratorio y renal . A diferencia del sistema nervioso periférico, el sistema nervioso central es incapaz de regenerar los axones dañados, por lo que sus conexiones sinápticas se pierden para siempre. El tratamiento actual es limitado y los principales métodos potenciales son controvertidos o ineficaces. Desde la década de 1990, se han iniciado estudios sobre el sistema olfativo de los mamíferos, en particular de las ratas, para comprender mejor la regeneración axonal y la neurogénesis , así como la posible aplicación de estas células en la zona de la lesión medular.

El trasplante de OEC en la médula espinal se ha convertido en una posible terapia para el daño medular y otras enfermedades neurológicas en modelos animales. Varios estudios recientes han demostrado que prevenir la inhibición de las OEC genera una población uniforme de células en la médula espinal, creando un entorno propicio para la reparación de axones dañados. En octubre de 2014, el bombero polaco Darek Fidyka se convirtió en el primer paciente parapléjico en recuperar la movilidad tras un trasplante de OEC. [ 7 ] [ 8 ]

Las OEC son similares a las células de Schwann en que proporcionan una regulación positiva del receptor p75 de NGF de baja afinidad después de una lesión; sin embargo, a diferencia de las células de Schwann, producen niveles más bajos de neurotrofinas . Varios estudios han mostrado evidencia de que las OEC pueden apoyar la regeneración de axones lesionados, pero estos resultados a menudo no se pueden reproducir. [ 4 ] No obstante, las OEC se han investigado exhaustivamente en relación con lesiones de la médula espinal, esclerosis lateral amiotrófica y otras enfermedades neurodegenerativas. Los investigadores sugieren que estas células poseen una capacidad única para remielinizar neuronas lesionadas. [ 9 ]

Goma gelana modificada con péptidos y OEC

El trasplante de células madre se ha identificado como otra posible terapia para la regeneración axonal en el sistema nervioso central mediante la administración de estas células directamente en el sitio de la lesión de la médula espinal. Tanto las OEC como las células madre/progenitoras neurales (NSPC) se han trasplantado con éxito en el sistema nervioso central de ratas adultas y han tenido resultados positivos o neutros como método de neurogénesis y regeneración axonal; sin embargo, ninguno de los métodos ha demostrado tener efectos beneficiosos a largo plazo, ya que la supervivencia celular suele ser inferior al 1% después del trasplante. [ 3 ] La incapacidad de estas células para mantenerse después del trasplante es resultado de la inflamación , la incapacidad de una matriz suficiente para prosperar y crear una población celular uniforme, o la respuesta migratoria de las células necesaria para reparar completamente el sitio de la lesión. Otro problema actual con la supervivencia de las células es la utilización de los biomateriales adecuados para administrarlas en el sitio de la lesión.

Un estudio investigó el uso de goma gellan modificada con péptidos como biomaterial con OEC y células madre/progenitoras neurales para proporcionar un entorno que permita la supervivencia de estas células después del trasplante. [ 3 ] El hidrogel de goma gellan se puede inyectar de forma mínimamente invasiva y está aprobado por la FDA como aditivo alimentario debido a su estructura química. La goma gellan se modificó con varias secuencias de péptidos derivadas de fibronectina para que las células trasplantadas tengan propiedades muy similares a las del tejido nativo en la matriz extracelular . [ 3 ] Al imitar el tejido nativo, es menos probable que las células administradas sean rechazadas por el cuerpo y se mejorarán funciones biológicas como la adhesión y el crecimiento celular a través de interacciones célula-célula y célula-matriz. Para determinar la posibilidad de que las OEC y las NPSC mejoren la viabilidad celular, ambas células se cocultivaron en contacto directo entre sí, junto con la goma gellan modificada con péptidos. [ 3 ]

El experimento demostró que la adhesión, proliferación y viabilidad de las NSPC aumentan considerablemente cuando se utiliza goma gellan modificada con péptidos como dispositivo de trasplante, en comparación con un control de goma gellan. [ 3 ] Además, el cocultivo de OEC y NSPC muestra una mayor supervivencia celular en comparación con la supervivencia de las NSPC cultivadas solas. Los resultados proporcionan evidencia de que este método de trasplante celular es una estrategia potencial para reparar el daño de la médula espinal en el futuro.

Efectos secundarios del trasplante celular

Un estudio ha demostrado que el trasplante de células puede provocar un aumento de la temperatura corporal en sujetos con una lesión medular antigua. En este experimento, la temperatura corporal de los pacientes se elevó hasta alcanzar niveles de fiebre moderada tras el trasplante, y este aumento duró aproximadamente 3-4 días. Sin embargo, el estudio aporta evidencia de que incluso las lesiones medulares antiguas pueden beneficiarse de la recuperación funcional neurológica que el trasplante de células madre puede proporcionar en el futuro. [ 10 ]

Se sabe que el trasplante de células madre también causa toxicidad y enfermedad de injerto contra huésped (EICH). Se han administrado células apoptóticas simultáneamente con células madre hematopoyéticas en modelos experimentales de trasplante, anticipando un mejor resultado. [ 11 ] Como resultado, la combinación previene la aloimunización , aumenta la expresión de células T reguladoras (células T supresoras) y reduce la gravedad de la EICH. [ 11 ]

Susceptibilidad a la infección

Las OEC tienen propiedades similares a las de los astrocitos , [ 12 ] ambos identificados como susceptibles a la infección viral. [ 9 ] [ 12 ]

Etiquetado de OEC

Partículas de óxido de hierro para resonancia magnética

A medida que el trasplante de células madre se convierte en un método cada vez más frecuente para tratar el daño traumático de la médula espinal, es necesario abordar y optimizar muchos procesos entre el inicio y el resultado final. Mediante el marcaje de las OEC, estas células pueden rastrearse con un dispositivo de resonancia magnética (RM) cuando se dispersan en el sistema nervioso central [ 13 ]. Un estudio reciente utilizó un nuevo tipo de partículas de óxido de hierro de tamaño micrométrico (MPIO) para marcar y rastrear estas células mediadas por transporte mediante RM [ 13 ] . El experimento resultó en una eficiencia de marcaje de OEC superior al 90 % con un tiempo de incubación de MPIO de tan solo 6 horas, sin afectar la proliferación , migración ni viabilidad celular [ 13 ] . Las MPIO también se han trasplantado con éxito al cuerpo vítreo de ojos de ratas adultas, proporcionando el primer protocolo detallado para el marcaje eficiente y seguro de OEC con MPIO para su seguimiento no invasivo mediante RM en tiempo real, para su uso en estudios de reparación del sistema nervioso central y regeneración axonal [ 13 ] .

Subpoblaciones

Se han identificado dos subpoblaciones distintas de OEC [ 14 ] con alta o baja expresión en la superficie celular del receptor de factor de crecimiento nervioso de baja afinidad (p75).

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 Ramón-Cueto A, Avila J (junio de 1998). "Glia envolvente olfativa: propiedades y función". Brain Research Bulletin . 46 (3): 175– 87. doi : 10.1016/s0361-9230(97)00463-2 . ​​PMID 9667810 . S2CID 8527441 .  
  2. ↑ Nocentini S, Reginensi D, Garcia S, Carulla P, Moreno-Flores MT, Wandosell F, et al. (mayo de 2012). "Las proteínas asociadas a la mielina bloquean la migración de las células envolventes olfativas: un estudio in vitro utilizando seguimiento de células individuales y microscopía de fuerza de tracción" . Cellular and Molecular Life Sciences . 69 (10): 1689–703 . doi : 10.1007/s00018-011-0893-1 . hdl : 2445/36438 . PMC 11114797. PMID 22205212. S2CID 6548351 .    
  3. 1 2 3 4 5 6 Silva NA, Cooke MJ, Tam RY, Sousa N, Salgado AJ, Reis RL, Shoichet MS (septiembre de 2012). "Los efectos de la goma gellan modificada con péptidos y las células gliales envolventes olfativas en el destino de las células madre/progenitoras neurales". Biomaterials . 33 (27): 6345– 54. doi : 10.1016/j.biomaterials.2012.05.050 . hdl : 1822/20032 . PMID 22698724 . 
  4. 1 2 3 Ruitenberg MJ, Vukovic J, Sarich J, Busfield SJ, Plant GW (marzo-abril de 2006). "Células envolventes olfativas: características, ingeniería genética y potencial terapéutico". Journal of Neurotrauma . 23 ( 3–4 ): 468–78 . doi : 10.1089/neu.2006.23.468 . PMID 16629630 . 
  5. ↑ Chehrehasa F, Ekberg JA, Lineburg K, Amaya D, Mackay-Sim A, St John JA (febrero de 2012). "Dos fases de reemplazo reponen la población de células envolventes olfativas después de una lesión en ratones posnatales". Glia . 60 ( 2): 322–32 . doi : 10.1002/glia.22267 . hdl : 10072/45582 . PMID 22065423. S2CID 7490951 .  
  6. ↑ Windus LC, Lineburg KE, Scott SE, Claxton C, Mackay-Sim A, Key B, St John JA (mayo de 2010). " Los lamelipodios median la heterogeneidad de las interacciones de las células envolventes olfativas centrales" . Cellular and Molecular Life Sciences . 67 (10): 1735– 50. doi : 10.1007/s00018-010-0280-3 . PMC 11115728. PMID 20143249. S2CID 25048015 .   
  7. ↑ Quinn B (21 de octubre de 2014). "El hombre paralizado Darek Fidyka vuelve a caminar tras una cirugía pionera" . The Guardian . Consultado el 14 de febrero de 2015. [Fidyka], quien se cree que es la primera persona en el mundo en recuperarse de una sección completa de los nervios espinales, ahora puede caminar con un andador y ha podido retomar una vida independiente, incluso hasta el punto de conducir un automóvil, mientras que la sensibilidad ha regresado a sus extremidades inferiores.
  8. ↑ "Hombre paralizado vuelve a caminar tras tratamiento celular" . BBC . 21 de octubre de 2014. Consultado el 14 de febrero de 2015 .
  9. 1 2 Harberts E, Yao K, Wohler JE, Maric D, Ohayon J, Henkin R, Jacobson S (agosto de 2011). "Entrada del herpesvirus humano-6 en el sistema nervioso central a través de la vía olfativa" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 108 (33): 13734– 9. Bibcode : 2011PNAS..10813734H . doi : 10.1073/pnas.1105143108 . PMC 3158203. PMID 21825120 .  
  10. ↑ Liu C, Zheng Z, Gao R, Zhang K, Zhang L, Zhang L, Zhang L, Wei S, Kuang N, Song Y (2008). "Influencia del trasplante de células envolventes olfativas en la temperatura corporal de pacientes con lesión medular antigua". Neural Regeneration Research . 3 (7): 805– 808.
  11. 1 2 Pessach I, Shimoni A, Nagler A (noviembre de 2012). "Células apoptóticas en trasplantes alogénicos de células madre hematopoyéticas: "convirtiendo la basura en oro"". Leucemia y linfoma . 53 (11): 2130– 5. doi : 10.3109/10428194.2012.690099 . PMID 22553946 . S2CID 29417980 .  
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  13. 1 2 3 4 Sandvig I, Hoang L, Sardella TC, Barnett SC, Brekken C, Tvedt K, et al. (2012). "Marcaje de células envolventes olfativas con partículas de óxido de hierro de tamaño micrométrico y detección por resonancia magnética". Contrast Media & Molecular Imaging . 7 (4): 403– 10. doi : 10.1002/cmmi.1465 . hdl : 11250/2623054 . PMID 22649046 .  
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