Las neuronas no son las únicas células del sistema nervioso y quizá tampoco las únicas responsablesde las funciones importantes.Fil: Rela, Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; Argentin

Rela, Lorena

Spanish

CONICET Digital

36Imagen de fluorescencia de células gliales del cerebelo ampliadas 400 veces. Foto Thomas Deerinck, UCSD.Las neuronas no son las únicas células del sistema nervioso y quizá tampoco las únicas responsables de las funciones importantes.¿DE QUÉ SE TRATA?Neuronas y glíaEl cerebro se compone de neuronas que transmiten información, como revela cualquier búsqueda por inter-net. Igual que toda parte de un ser vivo, se compone de células, que son un gran conjunto de moléculas orga-nizado de forma compleja y con propiedades que ha-cen considerarlo dotado de vida. Las neuronas tienen la particularidad de generar señales eléctricas que codifican información. Por ejemplo, cuando olemos un perfume, las moléculas de odorante que lo componen entran en la cavidad nasal y afectan la superficie de las neuronas sen-soriales que hay allí. Estas generan señales eléctricas y las transmiten a otras neuronas ubicadas en el cerebro por Lorena RelaInstituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay (IFIBIO),UBA-Conicetunas largas prolongaciones llamadas axones que funcio-nan a modo de cables (figura 1). Hay neuronas en múl-tiples sitios fuera del cerebro, entre ellos el tejido que re-cubre la cavidad nasal o la retina (por las que percibimos respectivamente los olores y la luz). De modo similar, neuronas de muchos tipos reciben en zonas diferentes del cerebro información de diversa índole proveniente de otros lugares del cuerpo.Las neuronas no son el único tipo de célula que com-pone el cerebro. Las células de la glía, también llamadas células gliales o neuroglía, son tan abundantes como las neu-ronas y, en algunas regiones cerebrales, más abundantes. El hecho de que a estas células comúnmente se las llame simplemente la glía se debe a la función que original-Células gliales¿Servidoras de las neuronas o compañeras de equipo?SECCIÓN TEMÁTICA37Volumen 26 número 151 septiembre - octubre 2016mente se les adjudicó y explica su nombre, derivado del término griego que significa pegamento o ligazón. La glía, en efecto, que no genera señales eléctricas como las neuronas (pero genera señales químicas, cosa que tam-bién hacen las neuronas), se concibió por algún tiempo como el medio que llenaba los intersticios entre estas.Por dicha razón las células gliales despertaron inicial-mente poco interés, pero poco a poco se fue vislumbran-do que no son un sostén y que, por el contrario, realizan funciones esenciales para la operación de las neuronas. Daremos algunos ejemplos de esto en cerebros maduros y sanos, sin entrar en sus funciones durante el desarrollo y en estados de enfermedad.Diversidad de las células del sistema nerviosoTanto en las diversas regiones del cerebro como fuera de este las neuronas adoptan una asombrosa diversidad de formas (figura 2 izquierda). Además, es variado el reper-torio de moléculas que las componen y el tipo de señales eléctricas que generan. Por ejemplo, algunas de las neuro-nas que detectan olores reaccionan ante los de determina-das sustancias, como la menta, pero no lo hacen ante los de otras, y las hay que generan señales eléctricas ante el olor de la vainilla pero no responden ante el de la menta.Una idea aceptada en biología es que la forma o estructura se relaciona con la función. Es decir, si hay multiplicidad de formas, debe haber multiplicidad de funciones. Por otra parte, para entender la diversidad recurrimos a clasificaciones. Así, podemos ordenar las neuronas según las sustancias que fabrican para co-municarse con otras neuronas, llamadas sustancias neu-rotransmisoras o simplemente neurotransmisores. Llamamos neuronas dopaminérgicas a las que fabrican y liberan el neurotransmisor dopamina, y GABAérgicas a las que fabri-can y liberan el neurotransmisor GABA (o ácido gama-aminobutírico).La glía ha sido también clasificada según su localiza-ción en el sistema nervioso central (el encéfalo y la mé-dula espinal) o en el periférico (los nervios y sus ganglios asociados). En el central se definieron tres categorías de glía, que se diferencian por su forma, su función y su origen embrionario (figuras 2 derecha y 3). La primera está constituida por los astrocitos, con forma de estrella, que son los principales reguladores de medio que rodea las neuronas; la segunda, por los oligodendrocitos, con pocas ramificaciones, que forman estructuras aislantes envol-ventes de las prolongaciones neuronales; la tercera, por la microglía, células pequeñas que tienen funciones inmuni-tarias (como capturar y digerir patógenos y restos celula-res) y son de un origen embrionario diferente del de las neuronas y los otros dos tipos de glía, y semejante al de las células del sistema inmune.Toda clasificación está condenada a la obsolescencia ante el primer objeto que se descubra cuyas caracterís-ticas no encuadren en las categorías definidas, algo que suele suceder. En el caso de las células gliales, se han en-contrado unas que envuelven los axones de las neuronas sensoriales olfatorias desde el epitelio nasal al cerebro y Figura 1. Comunicación entre neuronas del sistema olfatorio. Al oler un perfume, las moléculas de odorante entran en la cavidad nasal y actúan sobre la superficie de neuronas sensoriales (en amarillo), las cuales generan señales eléctricas y las transmiten, por sus largas prolongaciones llamadas axones, a otras neuronas que se encuentran en el cerebro (en rojo), las que, a su vez, envían la información a diversas áreas cerebrales.38Figura 2. Diversidad de formas que pueden adoptar las neuronas y las células gliales.Figura 3. Localización de las células gliales en el sistema nervioso central o periférico. que poseen algunos rasgos de los astrocitos, otros de los oligodendrocitos y otros de la glía del sistema nervioso periférico. Para algunos pertenecen a una nueva catego-ría. Más allá de la clasificación, la diversidad de formas indica diversidad de funciones, muchas de las cuales se han identificado.SECCIÓN TEMÁTICA39Volumen 26 número 151 septiembre - octubre 2016La glía como asistente de las neuronasLas funciones más ampliamente conocidas de la glía llevan la impronta de su concepción original como ele-mento secundario del sistema nervioso. Citemos algunas.Glía aislanteSi podemos imaginar que las neuronas generan se-ñales eléctricas transmitidas a lo largo de sus axones, los cuales pueden entenderse como los cables de cualquier artefacto doméstico, también podemos concebir a algu-nas células gliales que envuelven esas prolongaciones como la aislación de dichos cables. Producen un material biológico aislante, la mielina, y se llaman células de Schwann en el sistema nervioso periférico, y oligodendrocitos en el central. Dan a las neuronas el entorno necesario para la transmisión eficiente de señales eléctricas (figura 4).Glía fuente de nutrientesEl funcionamiento del cerebro demanda un gran consumo de energía. Se supone que ello se debe prin-cipalmente a la generación y transmisión de las señales eléctricas por parte de las neuronas. Pero estas mantie-nen escasas reservas de sustancias energéticas y depen-den críticamente del suministro de nutrientes por la cir-culación sanguínea. Las consecuencias de la interrupción de ese suministro son potencialmente muy graves, como lo evidencian las alteraciones que produce de modo in-mediato un accidente cerebrovascular.En tales accidentes, ocasionados, por ejemplo, por la obstrucción de un vaso sanguíneo debida a un coágulo, se interrumpe el flujo de sangre a una porción del cere-bro y, en cuestión de minutos, acontece una pérdida de funciones en el área afectada. Si esta es la encargada de funciones visuales, puede sobrevenir la pérdida fugaz de la visión. Aunque se ha calculado que los requerimientos ener-géticos de las células gliales son mucho menores que los de las neuronas, las primeras incorporan moléculas energéticas, como glucosa transportada por la sangre, con la misma avidez que las segundas, lo cual es ines-perado dado ese menor requerimiento. Hay evidencia de que la glía captura más glucosa cuando las neuronas están más activas, por lo que se piensa que actúa como intermediaria en la provisión de glucosa o sus derivados a las neuronas, sin perjuicio de que las últimas también capten de por sí sustancias energéticas.La idea con mayor aceptación actual es que las neuro-nas más activas usan como fuente de energía sobre todo derivados de glucosa provistos por los astrocitos, lo cual les permite disponer de modo rápido de esos derivados en situaciones de alta demanda (figura 5).Glía limpiadoraLa contracara de que la glía sea proveedora de nu-trientes es que funciona como removedor de productos de desecho relacionados con la función neuronal. Cada neurona se vale de señales eléctricas para la comunica-ción con zonas del sistema nervioso, pero para transmitir señales a otras neuronas comúnmente recurre a un meca-nismo químico, es decir, utiliza neurotransmisores. Esta segunda clase de comunicación ocurre mediante sinap-sis químicas, que operan entre neuronas físicamente muy próximas pero no en contacto. En esas circunstancias la neurona de origen de la señal libera neurotransmisores que atraviesan el reducido espacio entre su membrana y la de la neurona de destino, al llegar a la cual provocan en ella señales eléctricas.El mecanismo se asemeja a la detección de olores por las neuronas sensoriales del epitelio nasal, al punto de que se podría decir que una neurona recibe el olor de otra cuando le llegan señales mediante sinapsis químicas.Para la eficiencia de la comunicación sináptica, es importante que los neurotransmisores no permanezcan por mucho tiempo en el espacio entre neuronas. Algu-nos son quitados de allí rápidamente por la glía, que los transforma y devuelve a las neuronas de origen en forma de materia prima con la cual producir nuevos neuro-transmisores (figura 6). Así, la glía sería un componente esencial de la comunicación eficiente entre neuronas. Se piensa que principalmente los astrocitos realizan dicha función recicladora de neurotransmisores.Figura 4. Las células de Schwann (croquis izquierdo) y los oligodendrocitos (croquis dere-cho), en color ocre, son células gliales que envuelven los axones de las neuronas y forman una capa eléctricamente aislante que torna más eficiente la conducción de las señales ner-viosas. Las células de Schwann se encuentran en el sistema nervioso periférico, en el que envuelven prolongaciones de neuronas que inervan múltiples estructuras del organismo, por ejemplo, los músculos. Los oligodendrocitos están en el sistema nervioso central, en el que envuelven prolongaciones neuronales que conectan estructuras alejadas. En rojo, las neuronas y sus axones; en verde, los núcleos de neuronas y células gliales.40La glía también remueve restos de neuronas muertas, función que cumple la microglía y se exacerba en situa-ciones de daño al sistema nervioso. Es una función de gran interés por su capacidad de incidir en la recupera-ción de este luego de accidentes cerebrovasculares.La glía como par de las neuronasDe concebirse como un pegamento inerte a ser asis-tente imprescindible hay un gran paso en la apreciación de la glía como colaboradora de las neuronas. Sin em-bargo, los descubrimientos de las últimas dos décadas sugieren que probablemente no es un paso lo suficiente-mente largo. Los ejemplos que veremos en este apartado nos indican que la glía participa en el funcionamiento del cerebro a la par de las neuronas. El modelo de la comunicación tripartitaAdemás de reciclar neurotransmisores durante la comunicación sináptica, la glía puede responder a los neurotransmisores que una neurona envía a otra. En principio, este concepto resulta paradójico, dado que la glía se consideraba incapaz de generar señales eléctri-cas. Sin embargo, en las últimas décadas fue claro que puede responder mediante un mecanismo de señales químicas.Esas señales químicas son aumentos transitorios en la concentración de alguno de sus componentes inter-nos, como el calcio, usado por diversos tipos celulares para generar señales relacionadas con su función. Por ejemplo, las células musculares generan señales de cal-cio, además de señales eléctricas, como parte del proceso de contracción muscular. Las neuronas pueden generar señales eléctricas o de calcio para codificar información. La glía responde a neurotransmisores principalmente mediante señales de calcio.Un aspecto clave es determinar si simplemente res-ponden a todas las señales neuronales a modo de eco, o si filtran de algún modo a cuáles responder, en cuyo caso sus respuestas estarían proporcionando alguna informa-ción específica. Existe evidencia de que la glía responde de modo diferente a señales provenientes de distintas neuronas, lo que indica el origen de las señales neurona-les, y también de que responde de modo diferente a se-ñales sincrónicas o asincrónicas, lo cual indica la relación temporal entre las actividades de neuronas diferentes. En otras palabras, la glía puede codificar información.Lo anterior lleva a preguntar si también puede enviar señales a las neuronas. Recientemente se ha descubierto que lo hace, lo cual originó al concepto de gliotransmi-sor: una sustancia que libera la glía y genera respuestas Figura 5. Las células gliales (óvalo derecho) proporcionan derivados de azúcares a las neuronas (óvalo izquierdo) en los momentos en que estas necesitan mucha energía por estar más activas. Las neuronas pueden tomar glucosa (verde) de los vasos sanguíneos (rojo), pero su fuente preferencial de energía es el lactato (celeste), aportado por los astrocitos, células de la glía que lo producen a partir de glucosa que a su vez toman de la circulación sanguínea.Figura 6. Sinapsis química mediada por el neurotransmisor glutamato (rojo) entre dos neuronas muy próximas pero no en contacto. La neurona que origina la señal (verde os-curo) libera glutamato, que lleva dicha señal hasta la membrana de la neurona receptora (verde claro). Un astrocito cercano (azul) capta el glutamato que va quedando entre am-bas neuronas, lo convierte en glutamina (ocre) y lo libera, con lo que la primera neurona puede a su vez captarlo y producir nuevo glutamato.SECCIÓN TEMÁTICA41Volumen 26 número 151 septiembre - octubre 2016neuronales y gliales. El hecho de que las células gliales participen en la comunicación sináptica tanto recibiendo como enviando señales condujo a la idea de que las si-napsis son tripartitas, con la glía como tercer actor cuan-do dos neuronas se comunican.Las redes glialesAl afirmar que el cerebro codifica información y comanda una diversidad de funciones, clásicamente se piensa que las neuronas forman complejas redes de co-municación, las cuales conectan diversas regiones del cerebro. ¿Cómo encaja la glía en ese modelo? ¿Podemos pensar que existen redes gliales? ¿Es importante para las funciones del cerebro que la glía forme redes? Investiga-ciones recientes indican que sí.Las células gliales se comunican mediante canales cuyo diámetro es menor que un nanómetro (la millo-nésima parte de un milímetro) y permiten el paso de moléculas de una célula glial a otra. Esas moléculas se pueden diseminar por la red glial que así se constitu-ye hasta distancias del orden de cientos de micrómetros (milésimas de milímetro), que en la escala microscópica son significativamente grandes.Como hace falta el suministro de sustancias energéti-cas por parte de la glía para que la comunicación entre neuronas sea eficiente, ella se debilita si se bloquean los canales de la red glial y cesa dicho suministro. Una si-tuación similar se observa en materia de eliminación de desechos. Por ejemplo, la generación de señales eléctri-cas neuronales incluye la expulsión de potasio al medio exterior de las neuronas. Si la acumulación de potasio es excesiva, las neuronas pierden la capacidad de generar señales eléctricas normales y comienzan a liberar exce-sivos neurotransmisores. Las células gliales tienen la fun-ción de eliminar el exceso de potasio, lo que hacen mejor si se encuentran conectadas en red, pues las que están próximas a la zona donde se genera el potasio excesivo lo pueden transferir a zonas alejadas.Hay células gliales en el cerebro íntimamente asocia-das con los vasos sanguíneos que lo irrigan, de los que son capaces de obtener nutrientes y distribuirlos por la red a otras alejadas de dichos vasos. De modo similar, pueden eliminar sustancias colectadas por toda la red glial volcándolas a la circulación sanguínea.Por lo anterior, se dice que la glía constituye un me-canismo de acople neurovascular: media entre los vasos sanguíneos y las neuronas, y promueve un eficiente flujo bidireccional de sustancias. Notablemente, puede pro-ducir sustancias que modifican el diámetro de los vasos sanguíneos, importantes para lograr que su dilatación permita mayor flujo de sangre a las regiones cerebrales más activas, que requieren más nutrientes y mayor re-moción de sustancias de desecho.La coexistencia de glía y neuronasSi tanto las neuronas como las células gliales forman redes y codifican información, ¿cuál es la ventaja de que coexistan ambos tipos de células en el cerebro? Hoy no tenemos respuesta para esta pregunta, pero una posible ra-zón es que coexisten porque cada red reacciona en diferen-te escala de tiempo. Las señales eléctricas neuronales duran menos de un milisegundo; las de calcio de la glía pueden durar decenas de segundos. Es decir, con participación de las neuronas y la glía el sistema nervioso podría codificar información en un abanico de marcos temporales que no podría abarcar con solo uno de ambos tipos celulares.Es posible que las peculiaridades de nuestra historia tecnológica hayan sido la causa de que hayamos tardado en reconocer las funciones de la glía, pues fuimos capa-ces de detectar minúsculas señales eléctricas antes que minúsculas señales de calcio. Si hubiera sido a la inversa, quizá hoy la glía aparecería a la cabeza de nuestros cono-cimientos del cerebro y las neuronas aún permanecerían sin recibir adecuada atención. Lorena RelaDoctora en ciencias biológicas, UBA.Investigadora adjunta en el IFIBIO, UBA-Conicet.Auxiliar docente, Facultad de Medicina, UBA.lorena.rela@gmail.comLECTURAS SUGERIDASAA.VV., 2014, Mente y cerebro, cuaderno número 8 de Investigación y Ciencia, Madrid.PURVES D, 2008, Neurociencia, Panamericana, Madrid.REYES-HARO D, BULAVINA L y PIVNEVA T, 2014, ‘La glía, el pegamento de las ideas’, Ciencia, 65: 12-18, accesible en http://www.revistaciencia.amc.edu.mx/online/Red_Glia.pdf.42

Células gliales ¿Servidoras de las neuronas o compañeras de equipo?

LAReferencia - Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas Latinoamericanas

https://ri.conicet.gov.ar/bitstream/11336/48884/2/CONICET_Digital_Nro.182289d9-bfc8-4d4e-850d-4eda8c6849b8_A.pdf

Células gliales ¿Servidoras de las neuronas o compañeras de equipo?

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

CONICET Digital

LAReferencia - Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas Latinoamericanas