Hispanopedia WikiEl órgano subcomisural (OCS) es uno de los órganos circunventriculares del cerebro . Se trata de una pequeña estructura glandular [1] que se encuentra en la región posterior del tercer ventrículo , cerca de la entrada del acueducto cerebral .
El nombre de SCO proviene de su ubicación debajo de la comisura posterior , un haz de fibras nerviosas que interconectan partes de los dos hemisferios del cerebro. El SCO es una de las primeras estructuras cerebrales diferenciadas en desarrollarse. [1] Aunque es una estructura evolutivamente antigua que está presente en todo el filo de los cordados , su disposición varía un poco entre especies. [1] Se desconocen las funciones del SCO; algunas evidencias indican que puede participar en la depuración de ciertos compuestos del líquido cefalorraquídeo y posiblemente en mecanismos morfogenéticos , como el desarrollo de la comisura posterior . [1] [2]
Estructura
Las células del órgano subcomisural, que están especializadas en la secreción de glucoproteínas (ver más abajo), están dispuestas en dos capas: una capa superficial llamada epéndimo y una capa subyacente llamada hipéndimo. [1] El epéndimo está formado por células largas y columnares que liberan sus secreciones en el líquido cefalorraquídeo ventricular. El hipéndimo (que es el más prominente en los mamíferos) se caracteriza por numerosos capilares y células gliales. Las células hipéndimarias y ependimarias son secretoras por naturaleza; sus procesos se proyectan a los vasos sanguíneos locales y también al espacio subaracnoideo. [1] [2]
Los cuerpos celulares ependimarios presentan una zonificación clara que es especialmente marcada en ciertas especies: 1) En la región perinuclear, las cisternas grandes y dilatadas del retículo endoplasmático rugoso (RER) son la característica ultraestructural más distintiva de prácticamente todas las especies; 2) la región intermedia consiste principalmente en RER y aparato de Golgi ; 3) la región subapical es relativamente estrecha e incluye microtúbulos, mitocondrias y retículo endoplasmático liso; y 4) la región apical comprende una gran protrusión hacia el ventrículo. [1] [2] No hay cuerpos celulares neuronales dentro del órgano subcomisural, aunque las células especializadas reciben cierta inervación de neuronas externas. [3]
Función
Las células ependimarias secretan glicoproteínas de alta masa molecular en el líquido cefalorraquídeo, donde la mayor parte de ellas se condensan para formar una estructura filamentosa llamada fibra de Reissner. [4] Se cree que el complejo de fibra de Reissner /órgano subcomisural está involucrado en la reabsorción y circulación del líquido cefalorraquídeo, y tiene funciones relacionadas con el equilibrio electrolítico y hídrico . [4] [5]
Una de las proteínas secretadas por el órgano subcomisural, y que está presente en la fibra de Reissner, es la espondina. La SCO-espondina es una glicoproteína "gigante" (5000 aminoácidos) ( superfamilia de la trombospondina ) que se encuentra en los vertebrados . Esta glicoproteína comparte dominios moleculares con moléculas de búsqueda de rutas axónicas . [5] Se cree que las células ependimarias y la secreción de SCO-espondina desempeñan un papel en la homeostasis . [6]
Las células ependimarias del SCO también están involucradas en la producción de transtiretina cerebral , una proteína involucrada en el transporte de hormonas tiroideas en la sangre. [7]
Algunos estudios indican la presencia de fibras nerviosas inmunorreactivas a la tirosina-hidroxilasa y receptores de dopamina en el epéndimo del SCO. [8] Además, hay evidencia que sugiere que la actividad del SCO en animales adultos puede estar regulada por la serotonina . [9]
Todos los capilares del sistema nervioso central con una barrera hematoencefálica funcional expresan transportadores de glucosa ( GLUT1 ). Estos transportadores están generalmente ausentes en las estructuras de barrera permeables. Los órganos circunventriculares que se sabe que tienen capilares de barrera permeables fueron teñidos con anticuerpos de fibronectina pero no con anticuerpos GLUT1. El órgano subcomisural parece ser único en el sentido de que no muestra ni GLUT1 ni capilares. [10]
Fibra de Reissner
También se cree que la fibra de Reissner es importante en los procesos neuronales morfogenéticos, ya que está involucrada en la supervivencia neuronal, la agregación y la extensión de las neuritas. Estudios in vitro demostraron que la presencia de RF, en conjunción con las células gliales, es esencial para la supervivencia de las células neuronales. Los estudios parecen indicar que el RF podría unirse a algunos de los factores de crecimiento producidos por las células gliales y transportarlos a las neuronas. En el proceso de agregación neuronal, el RF parece servir como un factor de control en la comunicación directa de célula a célula, favoreciendo la agregación neuronal cuando la densidad de neuronas es baja y evitando esta agregación cuando la densidad aumenta. Aunque el mecanismo detrás de esto no se entiende bien, se sabe que está relacionado con los diferentes dominios en SCO-spondin que están relacionados con los factores de coagulación y los TSR, como se mencionó anteriormente. Además, la RF forma parte de la extensión de las neuritas, promoviendo el crecimiento de las mismas tanto desde las neuronas espinales como corticales, en cultivos celulares, lo que también puede estar conectado a los dominios TSR de la SCO-espondina. [11]
SCO-spondina, una glicoproteína del complejo SCO/RF
La estructura primaria del componente principal de la RF bovina, la SCO-spondina, se ha establecido completamente como una gran proteína N-glicosilada (450 kDa). [12] [11] Muchas líneas de evidencia indican que la SCO-spondina desempeña un papel en el desarrollo del SNC. [13] Esta molécula pertenece a una superfamilia de proteínas que exhibe motivos conservados de la repetición tipo 1 de trombospondina. Las proteínas de esta familia se expresan fuertemente durante el desarrollo del SNC de los mamíferos, y están involucradas en mecanismos de adhesión celular y búsqueda de rutas axónicas (un proceso por el cual las neuronas envían axones para alcanzar los objetivos correctos durante el desarrollo neuronal). [13]
Numerosas investigaciones se han dirigido a la identificación y caracterización de los compuestos secretores del SCO, aclarando parcialmente su función. Los análisis de inmunotransferencia del SCO bovino utilizando anticuerpos contra las glicoproteínas RF permitieron la identificación de glicoproteínas de alto peso molecular de 540, 450, 320 y 190 kDa. [13] Los compuestos de 540 y 320 kDa corresponderían a formas precursoras. [14]
Organización multidominio
La isoforma principal de la SCO-spondina consta de múltiples dominios. Esta organización multidominio es una característica especial del filo Cordado, y existe un alto grado de conservación en la composición de aminoácidos en los mamíferos. [15] La secuencia completa y la organización modular de la SCO-spondina se caracterizaron por primera vez en Bos taurus. [12] La estructura de esta proteína es única ya que presenta una disposición en mosaico de estos dominios a lo largo de la cadena principal.
Se discute la función putativa de la SCO-spondina en la diferenciación neuronal en relación con estas características y homologías con otras moléculas de desarrollo del sistema nervioso central que exhiben dominios TSR y están involucradas en la guía axonal. [11] Los péptidos correspondientes a los dominios TSR de la SCO-spondina aumentaron fuertemente la adhesividad y el crecimiento neurítico de las neuronas corticales e indujeron la desagregación de las neuronas de la médula espinal. Por lo tanto, es un candidato para interferir con el desarrollo neuronal y/o la guía axonal durante la ontogénesis del sistema nervioso central en la modulación de las interacciones de lado a lado y de lado a sustrato, y también en la promoción del crecimiento de neuritas. [11]
La identificación de dominios conservados, incluidos los dominios de repetición de tipo A del receptor de lipoproteínas de baja densidad (LDLrA) del factor D de von Willebrand (vWD), repeticiones de SCO (SCOR), 26 repeticiones de tipo 1 de trombospondina (TSR), un factor de coagulación 5/8 tipo C (FA5-8C) o motivo de discoidina y un dominio de nudo de cistina C-terminal (CTCK), proporciona una visión más amplia de la función putativa de esta proteína. Se encontraron tipos similares de disposición en las zonadhesinas y el fragmento de unión FC de inmunoglobulina G (IgG), lo que puede explicar el aspecto funcional de la SCO-espondina en la promoción de la adhesividad célula-sustrato. [15]
La presencia de dominios del receptor de lipoproteína de baja densidad tipo A (LDLrA) repetidos diez veces en la secuencia de consenso podría proporcionar una pista sobre la función de los SCOR, ya que se sabe que los LDLrA interactúan con proteasas o inhibidores de proteasas. [16] Puede haber un vínculo funcional entre los LDLrA y los SCOR, que podrían estar involucrados en la regulación de la activación o inhibición de proteasas. [15] Los motivos factor de coagulación 5/8 tipo C o discoidina y repetición tipo 1 de trombospondina (TSR) presentes en el consenso SCO-espondina se describieron inicialmente en proteínas sanguíneas, donde se demostró que desempeñan un papel en la coagulación o la agregación plaquetaria. SCO-espondina y F-espondina comparten un patrón similar de expresión en la placa del suelo, el órgano flexural y el órgano subcomisural y podrían tener una actividad redundante. La función biológica de la F-espondina y la SCO-espondina en la desviación de los axones comisurales en el tubo neural se evaluó respectivamente mediante experimentos de ganancia y pérdida de función [17] y mediante análisis de mutantes con placa del suelo defectuosa. Se demostró que tanto la F-espondina como la SCO-espondina promueven el crecimiento de neuritas de varias poblaciones de células neuronales en cultivos celulares. [18]
La SCO-espondina puede interferir en varios eventos biológicos durante el desarrollo ontogenético temprano del SNC. Sin embargo, la SCO-espondina también está presente durante la vida adulta, y de manera similar a las trombospondinas, que actúan en varios sistemas biológicos, es decir, la diferenciación neuronal, la angiogénesis y la agregación plaquetaria. [19]
Desarrollo
OCS
A pesar de ser una estructura muy conservada a lo largo de la evolución, existen algunas diferencias en el SCO de diferentes mamíferos. Es la primera estructura secretora en diferenciarse y permanece completamente desarrollada y funcional durante la vida de casi todos los vertebrados, excluyendo murciélagos, simios antropoides y humanos. Más específicamente, en humanos, el desarrollo del SCO tiene una naturaleza regresiva. Alcanza su desarrollo máximo en el feto de 3 a 5 meses de edad, funcionando como una estructura secretora completamente activa del cerebro durante este lapso de tiempo, y se extiende desde el receso pineal sobre la comisura posterior hasta el receso mesocélico. Está compuesto por un epitelio columnar alto característico, que no se encuentra en el SCO adulto. Después de este estado de desarrollo máximo, el SCO comienza a involucionar y en los niños de 3 a 4 años ya tiene un carácter vestigial, reduciéndose a estructuras similares a islotes en el adulto. Aunque las células restantes pueden poseer algo de material secretor, el SCO es verdaderamente vestigial tanto en estructura como en función secretora, en adultos. [20]
SCO-responsable
Como parte del líquido cefalorraquídeo embrionario (LCRE), la SCO-espondina es de suma importancia en el desarrollo del sistema neuronal, siendo una proteína clave en el equilibrio de la diferenciación y proliferación del neuroepitelio. Comienza a ser secretada por la placa del piso diencefálico en las primeras etapas embrionarias, desempeñando un papel importante en el desarrollo y diferenciación de estructuras como la glándula pineal. [21] En particular, la SCO-espondina parece tener un papel importante en el crecimiento de la comisura posterior (CP), lo que se demostró cuando mutantes carentes de SCO, y por lo tanto sin SCO-espondina, fueron incapaces de formar una CP funcional. En etapas tempranas del desarrollo, el crecimiento axonal es estimulado, siendo inhibido posteriormente. [22] Un gradiente pronunciado de expresión de espondina en el neuroepitelio señala la necesidad de que se lleven a cabo diferentes procesos, favoreciendo la fasciculación en la región cefálica y la incorporación de nuevas neuronas en la región caudal. Como tal, las concentraciones más bajas de SCO-espondina en la región caudal favorecen el crecimiento axonal y la incorporación de nuevos axones en la comisura posterior y las concentraciones más altas en la región cefálica promueven las interacciones entre los axones vecinos. [21] En conjugación con la secreción de SCO-espondina, la posición de la línea media del SCO asume una gran importancia en el proceso de guía axonal. Esta posición facilita la señalización de los puntos de giro para los axones, a través de la propagación de la espondina. [22] Además de las funciones en la guía axonal y el crecimiento relacionado de la comisura posterior, la SCO-espondina también parece tener un papel en la adhesión del trofoblasto a las paredes uterinas. Hay una SCO-espondina ligeramente diferente producida en el trofoblasto, muy probablemente debido al empalme alternativo. Esta espondina puede reconocer la proteína clásica en la pared uterina, facilitando la adhesión. [23]
Importancia clínica
Hidrocefalia
Dado que el órgano subcomisural no es altamente permeable y no posee capilares fenestrados como otros órganos subventriculares, ha emergido como un sitio importante de hidrocefalia congénita . [24] [25] Se sugiere que esto está relacionado con el bloqueo inmunológico de las secreciones del SCO y la malformación del acueducto de Silvio [26] y la obliteración o flujo turbulento del líquido cefalorraquídeo debido a la ausencia de fibras de Reissner. [13] Existe evidencia de que en ratones transgénicos la sobreexpresión de Sox3 en la línea media dorsal del diencéfalo de manera dosis-dependiente [27] y que la inactivación condicional de presenilina-1 [28] o la falta de huntingtina [29] en linajes de células wnt conduce a hidrocefalia congénita, lo que resalta el papel de estas proteínas mediando la relación entre el SCO y la condición (ver también: Vía de señalización de Wnt para más información). Un estudio más reciente con ratas HTx reforzó la idea de que la disfunción y anormalidad del SCO precede al desarrollo de la hidrocefalia. [4]
Otra enfermedad
Se informa que en ratas espontáneamente hipertensas existe una relación entre SCO e hipertensión debido al cambio en su actividad secretora y composición proteica. [30] [31]
Historia
En 1860, Ernst Reissner , anatomista de la Universidad de Dorpat, publicó una monografía sobre la estructura microscópica de la médula espinal de Petromyzon fluviatilis . Describió una cuerda de 1,5 μm de diámetro caracterizada por su alta refringencia, su forma extremadamente regular y su disposición libre dentro del canal central. En 1866, Karl Kutschin confirmó las observaciones de Reissner y denominó a la estructura fibrosa fibra de Reissner. [1] [2]
Edinger (1892) describió en tiburones lo que más tarde se conocería como "el órgano subcomisural". Studnicka (1900) llamó la atención sobre las células ependimarias inusualmente altas que cubren la comisura posterior de P. fluviatilis . Sargent, también en 1900, establece las bases de lo que actualmente se considera el complejo de fibras de Reissner-órgano subcomisural. Finalmente, en 1910, Dendy y Nicholls introducen el término "órgano subcomisural" para describir esta glándula cerebral. [1] [2]
La rica vascularización del SCO fue descrita por primera vez por Pesonen (1940). En 1958, Helmut Hofer postuló que este órgano, a pesar de sus diferencias estructurales y funcionales con respecto a otros órganos circunventriculares, es un componente altamente secretor del sistema orgánico circunventricular. [32] [1] [2]
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