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miércoles, 16 de abril de 2014

Células troncales y células madre


Continuando con el tema de la neuro-plasticidad puedo mencionar que existen dos líneas de investigación que son las más estudiadas actualmente: por un lado está la  idea de que el cerebro humano posnatal posee células troncales que aparentemente perduran durante la adulta y que pueden dar lugar a nuevas neuronas, esta línea de trabajo ha abierto una puerta en el campo de la medicina regenerativa, pues hasta hace poco tiempo, se creía que la habilidad cerebral de restaurar su función a través de la regeneración neural era nula.

En este sentido existen investigaciones en las cuales se reportan que las células troncales cerebrales vivas se aislaron de cadáveres humanos de hasta cinco días de que sucedió el deceso, manteniendo los cuerpos en refrigeración y las células obtenidas de estos cadáveres dieron lugar a nuevas neuronas y células gliales in vitro, por lo que actualmente, se cree que la presencia de las células troncales en el cerebro puede, al menos en parte, explicar la gran plasticidad cerebral y la mejoría funcional que se observa en pacientes después de una lesión cerebral, incluso extensa.  Sin embargo, no se sabe aún, el papel específico y la capacidad regenerativa de éstas en respuesta a las diferentes patologías adquiridas y congénitas del sistema nervioso central (Belkind-Gerson y Suárez-Rodríguez,  2004; Aguilar, 2005).

Es por esto que  esta línea de investigación se ha centrado en estudiar el hecho de que bajo ciertas condiciones, las células troncales pueden diferenciarse hacia el tipo celular requerido para regenerar el tejido dañado con las señales adquiridas directamente en el sitio de la lesión, ya que una vez que existe una lesión neural, las neuronas dañadas entran en contacto con la mielina que se ha liberado de otras neuronas lesionadas, y debido a que la mielina contiene varios inhibidores que impiden que las neuronas que no han muerto restablezcan sus conexiones, no es posible aún comprender los mecanismos en que sea posible restablecer funciones (Belkind-Gerson, Suárez-Rodríguez, 2004).

Esta capacidad ha generado otro tipo de estudios en busca de la regeneración celular,  que dirigen sus esfuerzos hacía las llamadas células madre.

 Estas son células embrionarias, es decir su destino aún no ha sido decidido y se transformarán a través de un proceso de diferenciación y proliferación en distintos tipos de células. Éstas son muy diferentes a cualquier otra en el organismo por lo que pueden emplearse para regenerar tejidos específicos. Las células madre neuronales, son aquellas que tiene la capacidad de auto-renovación y que pueden generar otros tipos de células distintas a ellas a través de un proceso de división celular asimétrico, por lo que se definen por su multipotencialidad. Estas células se encuentran en la médula ósea y se han empleado con éxito para generar tejido cardiaco (León Carrión, 2003, Hernández-Muela, Mulas, Mattos, 2004; Shreeve, 2005).
      
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 Ciertamente esto rompe con el dogma que las neuronas no se crecen espontáneamente en cada parte de los cerebros adultos, sin embargo, las investigaciones pioneras comenzaron en la década de los años 90s, cuando investigadores en el campo de la neurobiología encontraron que los cerebros maduros de algunos mamíferos eran capaces de generar nuevas neuronas.

Por supuesto, los biólogos creían que esto sólo era posible en los cerebros jóvenes, pero Elizabeth Gould de la Universidad Rockefeller, demostró que nuevas células crecían en cerebros adultos, particularmente, se ha encontrado que en el hipocampo (parte del sistema límbico, encargado de procesos de aprendizaje y memoria)  cientos de nuevas células crecen cada día.

 A partir de entonces, diversos investigadores han mostrado las células destinadas a convertirse en neuronas viajeras desde el ventrículo del bulbo olfatorio, especialmente en un par de estructuras encargadas de recibir la información que las células olfativas en la nariz.

Aunque nadie está seguro de por qué el bulbo olfatorio requiere de tantas neuronas nuevas, se puede especular que siendo ésta una estructura necesaria para el aprendizaje de nueva información, es indispensable añadir neuronas para crear las conexiones ente las neuronas existentes y las nuevas, incrementando así la capacidad cerebral para procesar y almacenar la información novedosa (León Carreón, 2003, Avaria, 2005, Shors, 2009). 
      
Si bien existen otras investigaciones que reportan neurogénesis (crecimiento, espontáneo o inducido de neuronas) y el hallazgo de nuevas neuronas fuera del hipocampo y el bulbo olfatorio, éstas no han sistematizado sus hallazgos, y una de las razones es que los métodos empleados para probar la existencia de neurogénesis  es difícil, aunque recientemente se han llegado a detectar crecimiento neuronal en la medula espinal de adultos.

Aun cuando la neurogénesis depende del componente genético, las diversas aportaciones a este tema en trabajos con otras especies como ratones han llegado a ser tan claras que diversos laboratorios han intentado lograr progresos con humanos. De hecho investigadores de Estados Unidos y Suecia, demostraron que esto era posible también en humanos, aunque no con tanta claridad como en otras especies (Shors, 2009; Gage, 2007; Avaria, 2005;  León Carrión, 2003).

En estudios con animales, se encontró que en sólo un par de semanas, la mayoría de estas neuronas recién nacidas, morían, a menos que el animal, fuera retado a aprender algo. Este nuevo aprendizaje, especialmente el que requería de mayor esfuerzo, mantenía vivas esas células.  Pero los trabajos  han encontrado que las neuronas no son necesarias para todos los tipos de aprendizaje, pues si bien pueden jugar un rol en la resolución de problemas, basadas en la experiencia pasada, no son generadas en tiempos específicos, ya que su producción está relacionada  mayormente con  un gran número de factores ambientales.

 Por ejemplo se ha observado que el consumo de alcohol retrasa la generación de nuevas células, mientras que la tasa de neurogénesis puede ser incrementada por el ejercicio. Así quedó demostrado en investigaciones con ratones, los cuales pasaban gran tiempo corriendo en una rueda e incrementaron dos veces la producción neuronal comparada con ratones con una vida sedentaria (Shors, 2009).
      
Sin embargo, aún cuando este descubrimiento da un giro  a la investigación neurobiológica, quedan preguntas por responder, que no permiten del todo la aplicación de estos hallazgos para identificar los efectos del aprendizaje en la sobrevivencia de nuevas neuronas, por ejemplo: ¿qué neurotransmisores y receptores de proteínas están involucrados?, y ¿cómo operan estos mecanismos?; ¿el aprendizaje ayuda a estas nuevas neuronas a integrarse a las redes neuronales o solo promueve la sobrevivencia de las que ya están conectadas?; ¿estas neuronas contribuyen a la obtención de conocimiento?.

La meta es que estos estudios contribuyan a comprender la degeneración neuronal, pero principalmente a la salud de las personas, principalmente para evitar enfermedades como el Alzheimer o el Parkinson, así como comprender los procesos neuronales relacionados con los trastornos del desarrollo.

Referencias:

Aguilar, F. (2005) Razones biológicas de la plasticidad cerebral y la restauración neurológica. Revista Plasticidad y Restauración Neurológica. Vol. 4 Num.1. 5-6.

Avaria, M. A. (2005)  Aspectos biológicos del desarrollo psicomotor.  Rev. Ped. Elec. [en línea] Vol 2, N° 1.

Belkind-Gerson, J.  y  Suárez-Rodríguez, R.  (2004) Regeneración cerebral. Realidades, posibilidades y esperanzas. An Med Asoc Med Hosp ABC. 49 (4): 201-207.

Gage, F. (2007) Brain, repairs yourself. In Floyd E, Bloom (2007) The best of the brain from Scientific American: mind, matter, and tomorrow’s brain. Washington DC. Dana Press.

Hernández-Muela, S., Mulas, F. y  Mattos, L. (2004) Plasticidad neuronal funcional Rev Neurol. 38 (Supl 1): S58-S68.

León Carrión, J. (2003) Células madre, genética y neuropsicología. Revista Española de Neuropsicología. 5 (1) 1-13. 

Shors, T. (2009) Saving new brain cells. Scientific American. Vol. 300. num. 3. 41-48.

Shreeve, J. (2005) Cornina’s brain: all she is… is here. National Geographic. Vol. 207. num. 3.  6-12.