Cicatriz glial

Los astrocitos reactivos son el principal componente celular de la cicatriz glial. ^{[ 2 ]} Tras una lesión, los astrocitos experimentan cambios morfológicos, extienden sus prolongaciones y aumentan la síntesis de la proteína ácida fibrilar glial (GFAP). La GFAP es una importante proteína de filamento intermedio que permite a los astrocitos comenzar a sintetizar más estructuras de soporte del citoesqueleto y extender pseudópodos . Finalmente, los astrocitos forman una densa red de sus prolongaciones de membrana plasmática que llena el espacio vacío generado por las células neuronales muertas o moribundas (un proceso llamado astrogliosis). La intensa proliferación de astrocitos también modifica la matriz extracelular que rodea la región dañada mediante la secreción de numerosas moléculas, como laminina , fibronectina , tenascina C y proteoglicanos . ^{[ 3 ] [ 4 ]} Estas moléculas son importantes moduladores del crecimiento neuronal. Por consiguiente, su presencia tras una lesión contribuye a la inhibición de la regeneración. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Otra advertencia importante sobre la respuesta astrocítica a las lesiones del SNC es su heterogeneidad. En particular, la respuesta de los astrocitos a la lesión varía según factores como la naturaleza de la lesión y el microambiente en el lugar de la lesión. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Además, los astrocitos reactivos en la proximidad inmediata de la lesión aumentan la expresión génica, lo que agrava la respuesta de otros astrocitos y contribuye a la heterogeneidad. En particular, los astrocitos más cercanos a la lesión generalmente secretan más moléculas inhibidoras en la matriz extracelular. ^{[ 2 ]}

Las microglías son el segundo tipo celular más abundante en la cicatriz glial. Son el equivalente en el sistema nervioso de los macrófagos del sistema inmunitario . Las microglías se activan rápidamente cerca de la lesión y secretan diversas citocinas , lípidos bioactivos, factores de coagulación, intermediarios reactivos de oxígeno y factores neurotróficos . ^{[ 9 ]} La expresión de estas moléculas depende de la ubicación de las células microgliales con respecto a la lesión, siendo las más cercanas a la lesión las que secretan la mayor cantidad de estas moléculas biológicamente activas.

Las diversas moléculas biológicamente activas secretadas por la microglía estimulan y reclutan células endoteliales y fibroblastos . Estas células ayudan a estimular la angiogénesis y la secreción de colágeno en la zona lesionada. En última instancia, la cantidad de capilares que se extienden hacia la zona lesionada duplica la de las regiones del sistema nervioso central no lesionadas. ^{[ 10 ]}

La membrana basal es una característica histopatológica de la matriz extracelular que se forma en el centro de la lesión y cubre parcialmente las prolongaciones astrocíticas. Está compuesta por tres capas, siendo la lámina basal la más prominente. A nivel molecular, la membrana basal está formada por protómeros de glicoproteínas y proteoglicanos. Además, dentro de la membrana basal se forman dos redes independientes de colágeno IV y laminina que proporcionan soporte estructural. Otros componentes moleculares de la membrana basal incluyen fibulina -1, fibronectina , entactina y el proteoglicano perlecano, derivado del sulfato de heparina. Finalmente, los astrocitos se adhieren a la membrana basal, y el complejo rodea los vasos sanguíneos y el tejido nervioso para formar la cubierta inicial de la herida. ^{[ 2 ]}

Dos subclases de importancia neuronal de la familia de moléculas del factor de crecimiento transformante son TGFβ-1 y TGFβ-2, que estimulan directamente a los astrocitos, las células endoteliales y los macrófagos. Se ha observado que TGFβ-1 aumenta inmediatamente después de una lesión en el sistema nervioso central, mientras que la expresión de TGFβ-2 ocurre más lentamente cerca del sitio de la lesión. Además, se ha demostrado que TGFβ-2 estimula la producción de proteoglicanos inhibidores del crecimiento por parte de los astrocitos. ^{[ 11 ]} Se ha demostrado que la reducción experimental de TGFβ-1 y TGFβ-2 reduce parcialmente la cicatrización glial. ^{[ 12 ]}

Las interleucinas son otra familia potencial de mensajeros celulares inductores de cicatrices. En particular, la interleucina-1, una proteína producida por los fagocitos mononucleares , ayuda a iniciar la respuesta inflamatoria en los astrocitos, lo que conduce a la astrogliosis reactiva y a la formación de la cicatriz glial. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

La familia de citocinas inductoras de cicatrices gliales incluye el interferón-γ (IFNγ) y el factor de crecimiento de fibroblastos 2 (FGF2). Se ha demostrado que el IFNγ induce la proliferación de astrocitos y aumenta la extensión de la cicatriz glial en modelos de cerebro lesionado. ^{[ 15 ]} Además, la producción de FGF2 aumenta después de una lesión en el cerebro y la médula espinal. También se ha demostrado que el FGF2 aumenta la proliferación de astrocitos in vitro . ^{[ 16 ] [ 17 ]}

El factor neurotrófico ciliar (CNTF) es una proteína citosólica que no se secreta. Se ha demostrado que el CNTF promueve la supervivencia de cultivos neuronales in vitro y también puede actuar como factor diferenciador y trófico en células gliales. Además, se ha demostrado previamente que el CNTF afecta la diferenciación de células precursoras gliales in vitro ; sin embargo, la influencia del CNTF en el contexto in vivo se ha determinado recientemente. Winter et al. utilizaron ratones transgénicos con sobreexpresión de CNTF, así como controles de tipo salvaje con niveles de CNTF elevados artificialmente mediante inyección, y los sometieron a daño neuronal utilizando ZnSO₄ ₍ un factor degenerativo neuronal conocido), que se inyectó intranasalmente en el epitelio olfatorio . Luego se evaluó el bulbo olfatorio para la expresión de ARNm de GFAP , un marcador común de la cicatriz glial. Se determinó que los ratones con niveles elevados de CNTF aumentaron su expresión de ARNm de GFAP al doble. Estos datos sugieren que el CNTF puede mediar la formación de cicatrices gliales tras un daño en el SNC. ^{[ 18 ]}

La nestina es una proteína de filamento intermedio (FI) que participa en la polimerización de los FI y en la estabilidad de las macromoléculas. Los filamentos intermedios son esenciales para la motilidad celular, un requisito para cualquier migración o reacción celular importante. La nestina está presente normalmente durante el desarrollo del sistema nervioso central (SNC) y se reactiva tras estrés leve en este sistema. Sin embargo, Frisen et al. determinaron que la nestina también se sobreexpresa durante estrés severo, como lesiones que implican la formación de la cicatriz glial. Las lesiones de la médula espinal torácica media y las lesiones del nervio óptico , pero no las del nervio ciático , han mostrado aumentos marcados en la expresión de nestina durante las primeras 48 horas posteriores al traumatismo. Además, se ha demostrado que la sobreexpresión de nestina persiste hasta 13 meses después de la lesión. Estos datos sugieren que la sobreexpresión de nestina podría estar asociada con la cicatrización glial del SNC. ^{[ 19 ]}

La olomoucina, un derivado de purina, es un inhibidor de la cinasa dependiente de ciclina (CDK). La CDK es una proteína que promueve el ciclo celular y que, junto con otras proteínas pro-crecimiento, se activa de forma anómala durante la formación de la cicatriz glial. Estas proteínas pueden aumentar la proliferación de astrocitos y también provocar la muerte celular , exacerbando así el daño celular en el sitio de la lesión. Se ha demostrado que la administración intraperitoneal de olomoucina suprime la función de la CDK. Además, se ha demostrado que la olomoucina reduce la muerte neuronal, disminuye la proliferación astroglial (y, por lo tanto, reduce la astrogliosis) y aumenta la expresión de GAP-43, un marcador proteico útil para el crecimiento de neuritas. Asimismo, la reducción de la proliferación de astrocitos disminuye la expresión de proteoglicanos de sulfato de condroitina (CSPG), moléculas importantes de la matriz extracelular asociadas con la inhibición de la neuroregeneración después de un traumatismo en el SNC. ^{[ 20 ]}

Trabajos recientes también han demostrado que la olomucina suprime la proliferación microglial dentro de la cicatriz glial. Esto es particularmente importante porque la microglía desempeña un papel crucial en el daño secundario posterior a una lesión del SNC, durante la formación de la cicatriz. Las células microgliales se activan mediante diversas citocinas proinflamatorias (algunas de las cuales se mencionaron anteriormente). Modelos de lesión de la médula espinal en ratas han mostrado mejoras notables tras la administración de olomucina. Una hora después de la administración, la olomucina suprimió la proliferación microglial y redujo el edema tisular normalmente presente durante las primeras etapas de la formación de la cicatriz glial. Además, 24 horas después de la administración, se observó una reducción en la concentración de interleucina-1β . Adicionalmente, se ha demostrado que la administración de olomucina también disminuye la muerte celular neuronal . ^{[ 21 ]}

La fosfodiesterasa 4 es un miembro de la familia de proteínas fosfodiesterasas que escinden los enlaces fosfodiéster . Este es un paso importante en la degradación del monofosfato de adenosina cíclico (AMPc), una importante molécula de señalización intracelular; por el contrario, el bloqueo de la PDE4 aumentará el AMPc. Se ha demostrado previamente que el aumento de los niveles intracelulares de AMPc en las neuronas induce el crecimiento axonal. ^{[ 22 ]} En 2004, Nikulina et al. demostraron que la administración de rolipram , un inhibidor de la PDE4, puede aumentar los niveles de AMPc en las neuronas después de una lesión de la médula espinal . Esto es parcialmente posible porque el rolipram es lo suficientemente pequeño como para atravesar la barrera hematoencefálica y comenzar inmediatamente a catalizar reacciones en las neuronas. La administración de rolipram durante 10 días en roedores con lesión de la médula espinal resultó en un crecimiento axonal considerable asociado con una reducción en la cicatriz glial a las 2 semanas posteriores a la lesión. Actualmente se desconoce el mecanismo de esta reducción de la cicatrización glial, pero entre los posibles mecanismos se incluyen extensiones axonales que impiden físicamente la proliferación de astrocitos reactivos, así como eventos de señalización química para reducir la astrogliosis reactiva. ^{[ 23 ]}

La ribavirina es un análogo de nucleósido de purina que se usa generalmente como medicamento antiviral. Sin embargo, también se ha demostrado que disminuye la cantidad de astrocitos reactivos. Se ha demostrado que la administración diaria durante al menos cinco días después de un traumatismo cerebral disminuye significativamente el número de astrocitos reactivos. ^{[ 24 ]}

Se ha implementado un retrovirus antisentido de GFAP (PLBskG) para reducir la expresión del ARNm de GFAP , con el fin de suprimir el crecimiento y detener los astrocitos en la fase G1 del ciclo celular. Sin embargo, una limitación importante para la aplicación clínica del uso de retrovirus son los efectos no selectivos de PLBskG tanto en astrocitos normales como dañados. Se necesitan más estudios in vivo para determinar los efectos sistémicos de la administración de PLBskG. ^{[ 25 ]}

Como se indicó en la sección anterior, el factor de crecimiento transformante β2 (TGFβ2) es un importante estimulante de la cicatriz glial que afecta directamente la proliferación de astrocitos. Logan et al. desarrollaron anticuerpos monoclonales contra el TGFβ2, generaron heridas cerebrales en cerebros de ratas y administraron los anticuerpos a través de los ventrículos diariamente durante 10 días. El análisis posterior mostró una marcada reducción de la cicatriz glial. En particular, la deposición de proteínas de la matriz extracelular ( laminina , fibronectina y proteoglicanos de sulfato de condroitina ) se acercó a los niveles basales (niveles de expresión proteica en un animal no lesionado). Además, se observó una reducción de astrocitos y microglía, así como una reducción de la inflamación y la angiogénesis . ^{[ 26 ]}

Se cree que la interleucina-6 (IL-6) es un mediador molecular de la formación de la cicatriz glial. Se ha demostrado que promueve la diferenciación de células madre neurales en astrocitos. Se ha utilizado un anticuerpo monoclonal, MR16-1, para atacar y bloquear los receptores de IL-6 en modelos de lesión de la médula espinal en ratas. En un estudio de Okada et al. , se inyectó intraperitonealmente a ratones con una dosis única de MR16-1 inmediatamente después de generar una lesión de la médula espinal. El bloqueo de los receptores de IL-6 disminuyó el número de astrocitos presentes en la lesión de la médula espinal, y esta disminución se asoció con una reducción de la cicatriz glial. ^{[ 27 ]}