Neurogénesis

Una neurona.

La neurogénesis es la producción de las células del sistema nervioso central (SNC), es decir, de neuronas y células gliales.

Hay que distinguir entre la neurogénesis en el desarrollo y la neurogénesis en seres adultos, que fue descubierta en el último tercio del siglo XX.

Neurogénesis en el desarrollo humano

La neurogénesis en el desarrollo es el proceso de formación de las neuronas dentro de un proceso más amplio, el de formación del sistema nervioso (SN) o morfogénesis. En la siguiente descripción nos vamos a centrar en la neurogénesis humana, si bien se da un proceso similar en la mayoría de mamíferos y otros vertebrados. Vale mencionar que la neurogénesis se pudiese ver afectada si se bloquea la molécula BDNF (Brain Derived Neurothrophic Factor)que se relaciona al crecimiento y a la sobrevivencia de nuevas neuronas.

Fase de proliferación celular

Se denomina fase de proliferación celular a aquella en la que las células que componen el SN (neuronas y células gliales) se originan o nacen. De las diferentes fases de la morfogénesis es esta la que propiamente se puede considerar como la fase de la neurogénesis.

En los seres humanos esta fase del desarrollo se da en la cuarta semana de gestación a partir del neuroepitelio, que está formado por las llamadas células madre del SNC. Esas células madre producen las llamadas células progenitoras, que a su vez darán neuronas inmaduras o glioblastos. Una vez nacen las neuronas, que como ha quedado dicho son todavía inmaduras, pierden su capacidad reproductora. Los glioblastos, sin embargo, conservan su capacidad reproductora toda la vida.

Esta fase abarca hasta aproximadamente el quinto mes de gestación, si bien no cabe olvidar que no ocurre simultáneamente en todo el tubo neural, sino que cada región tiene su propio periodo de neurogénesis. El proceso no acaba ahí, sino que para que propiamente podamos hablar del sistema nervioso las células que lo componen aún deben pasar por diferentes momentos.

Tras esta fase de proliferación celular se produce la migración celular, en las que las células nerviosas migran hasta su ubicación definitiva; la glía radial es el soporte a través del cual las neuronas pueden alcanzar su ubicación definitiva. Las células en estas fases aún son indiferenciadas, por lo que pasan a la fase de diferenciación neuronal para adquirir las características morfológicas y fisiológicas de la neurona madura. Asimismo, se establecen las diferentes conexiones (sinapsis), si bien en el desarrollo se establecen muchísimas más sinapsis de las necesarias durante la sinaptogénesis, con lo que muchas de esas conexiones son posteriormente eliminadas. Además, durante el desarrollo fetal el ser humano crea muchas más neuronas de las que necesita, por lo que las que funcionalmente resultan superfluas mueren (esta muerte neuronal se conoce como apoptosis neuronal y puede alcanzar a entre el 25 y el 75% de las neuronas creadas).

Neurogénesis en adultos

Descubrimiento de la neurogénesis en adultos

La producción de nuevas neuronas tras el nacimiento fue negada hasta bien avanzada la segunda mitad del siglo XX. Hoy día se sabe que tanto las neuronas como las células gliales se siguen produciendo por la diferenciación de células madre durante toda la vida de los organismos.

La neurogénesis fue detectada por primera vez por el científico y biólogo español José Manuel García-Verdugo en lagartos ^{[cita requerida]}. A partir de este descubrimiento se detectó en mamíferos como los humanos. Además también descubrió junto al investigador Arturo Álvarez-Buylla, de la Universidad Rockefeller, las células responsables de dicha neurogénesis.

Los investigadores desarrollaron unos marcadores que tenían afinidad por neuronas originadas recientemente y demostraron que en el hipocampo de rata se da neurogénesis adulta. Al parecer se produjo un error y en mamíferos adultos parece ser que la neurogénesis se restringe al bulbo olfativo y al hipocampo. También se ha descrito esta neurogénesis en la región prefrontal, que controla el proceso de ejecución de decisiones y que está involucrada en la memoria a corto plazo; también en la región temporal inferior, que actúa en el reconocimiento de caras u objetos y en la región parietal posterior, importante en la percepción de relaciones espaciales y de la imagen corporal.

Además se conocen y estudian en profundidad los procesos de migración neuronal. Desde la zona subventricular donde se generan las nuevas neuronas, parte un flujo de células madre que se va diferenciando. Además, estudios actuales muestran que el flujo se ve modificado ante la presencia de tumores cerebrales o ciertas dolencias. Se sabe que las corrientes de neuronas varían su destino para irrigar las zonas tumorales, pero actualmente se discuten temas como la velocidad de corriente o el papel de las corrientes neuronales en los tumores cerebrales. Por ello, ese es un campo muy estudiado a la hora de intentar aplicar la neurociencia al tratamiento de patologías.

En aves, la neurogénesis es más amplia y regenera zonas enteras del cerebro cada año, especialmente las implicadas en el canto; en otros animales no mamíferos, la formación de neuronas nuevas es muy común y extendida. Este descubrimiento estimuló que se volvieran a examinar las tesis iniciales no confirmadas de que se producen nuevas neuronas en el hipocampo de ratas adultas.

Actividades que favorecen la neurogénesis en adultos

Asimismo, hay estudios que parecen demostrar que tanto la actividad cerebral como la actividad física favorecen la neurogénesis. Críticos a esta cuestión, sin embargo, piensan que se basan en casos poco estudiados, ya que aún queda mucho que hacer en este campo de la neurobiología. Actividades como escribir con la mano contraria,ducharse con los ojos vendados y aprender nuevos idiomas contribuyen de manera directa a la formaciòn de nuevos circuitos en el cerebro y por ende a la reproducciòn de nuevas celulas. Se ha visto que el ejercicio influye en la neurogénesis. En un artículo realizado por el Dr. Whitaker "Exercise Your Brain - Your Definitive Guide to Wellness Medicine" se dice que en el gyrus dentado del hipocampo ha surgido la proliferación de células y la sobrevivencia de otras en etapas adultas.

Estudios y aplicaciones actuales sobre neurogénesis

Células madre neuronales y neuroesferas

Cuando se produce una herida cerebral, las células madre neuronales proliferan y migran hacia la zona dañada para llevar a cabo un proceso de reemplazamiento celular, ya que las células madre del SNC son capaces de regenerarse y autorepoblarse.

In vitro, se ha observado que las células madre neurales forman neuroesferas, estructuras de origen clonal. Cada neuroesfera representa la progenie de una única célula madre que ha proliferado. De esta forma, la población de células que forman una neuroesfera es capaz de generar las tres líneas celulares principales presentes en el cerebro: neuronas, astrocitos y oligodendrocitos. Las neuroesferas suelen estar compuestas de cientos a miles de células y, cuando se disocia una neuroesfera, sólo se encuentra que una pequeña fracción de células mantiene las características de una célula madre. Esta pequeña fracción de células será la que tenga la habilidad de dar lugar luego a neuroesferas secundarias. Así, en cada neuroesfera se encuentra una mezcla de células en diferentes estadios de diferenciación y no se reconoce cuál de ellas la originó.

Regeneración neuronal

La regeneración neural es un nuevo crecimiento de las neuronas dañadas. Esto no se da con mucho éxito en los vertebrados como en los invertebrados. La regeneración no existe en el SNC de los mamíferos adultos, aunque es cuestión de lotería que ocurra en el SNP. Algunos de los intereses del estudio de la neurogénesis se centran en conseguir la capacidad de regeneración neuronal para combatir enfermedades como el alzheimer, la demencia senil, el parkinson o lesiones medulares graves, no obstante estos experimentos aún están en desarrollo.

Tumores y neurogénesis

El estudio de la neurogénesis también tiene por objetivo descubrir porqué en la formación de tumores la zona subventricular del hipocampo (formador de nuevas neuronas) envía células madre hacia los tumores en formación. Estudios recientes parecen mostrar la clara relación entre neurogénesis y las formaciones tumorales en el cerebro (tumorigénesis) y del estudio de la neurogénesis se podría obtener una forma de combatir mejor dicha enfermedad.

En un estudio en 2003, aplicando técnicas que se utilizan actualmente para aislar células madre neuronales normales en cultivo, se identificó y se purificó una célula procedente de tumores cerebrales de diferentes fenotipos. Esta célula presentaba características propias de una célula madre, pues era capaz de proliferar autorrenovarse y diferenciarse. Se trata de una célula madre cancerosa a la que se le dio el nombre de BTSC (del inglés, brain tumor stem cell). La identificación de esta BSTC es importante para el estudio de los mecanismos de la tumorigénesis cerebral, por ejemplo, para conocer si estas células pueden migrar y establecer metástasis en el SNC. Como las células madres normales y las células madres cancerosas tienen fenotipos y propiedades funcionales similares, nuevos estudios de células madres presentes en tumores cerebrales podrían esclarecer la biología de las células madres neurales normales. Por tanto, la identificación de esta BSTC proporciona una herramienta poderosa para la investigación de los procesos tumorales en el sistema nervioso central, así como desarrollar terapias dirigidas hacia las BSTCs.

Depresión y neurogénesis

Estudios de 2006 indicaban que la fluoxetina actúa sobre la depresión acelerando de alguna manera la división celular en la zona del hipocampo, zona donde se produce la mayor parte de la neurogenesis adulta, pero estudios posteriores publicados en la revista Neuropsychopharmacology parecen entrar en contraposición con esos estudios y aún falta por estudiar bien los procesos que la producen. Estos otros estudios dan como resultado que no se puede afirmar que la formación de nuevas neuronas sería parte del mecanismo que alivia la depresión ya que otros mecanismos consiguen el mismo efecto sin acelerar la división de las neuronas en el hipocampo, como bien detallan algunos artículos científicos, no obstante la relación de la fluoxetina y la división activa en el hipocampo es interesante siempre que quede probada y correctamente estudiada.

Uso de biomateriales

Equipos de la Universidad de Valencia en colaboración con el centro de investigación Príncipe Felipe intentan recurrir a materiales sintéticos para generar de forma artificial el crecimiento de neuronas en zonas afectadas. En otras partes del mundo también se llevan a cabo experimentos similares, los cuales en un futuro podrían ayudar a curar o mejorar la calidad de vida de pacientes con daños en el cerebro.

Recuperación tras daño cerebral

Hace poco se ha demostrado que la isquemia cerebral que daña al hipocampo aumenta la neurogénesis en adultos. Muchas de estas células nuevas forman parte del hipocampo, además estas establecen sinapsis y se convierten en neuronas maduras. Por lo tanto es posible que un aumento de la neurogénesis en adultos contribuya a que el paciente se recupere del accidente cerebrovascular, pero actualmente no hay pruebas de esto. Se ha probado que el ejercicio incrementa la neurogénesis en adultos y podría resultar terapéutico a los pacientes con daño cerebral.

Referencias

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Neurogénesis. Commons

• Abril Alonso, Águeda et alii (2003). Fundamentos biológicos de la conducta. Madrid: Sanz y Torres. ISBN 84-88667-85-X. 
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• Gerd Kempermann: Neurogénesis en Mente y cerebro, nº19, julio de 2006.
• Neurogénesis en Mente y cerebro, nº22, enero de 2007.
• NEUROSURGERY CLINICS OF NORTH AMERICA; enero de 2007 por Quiñones-Hinojosa A, Sanai N, González-Pérez O y García-Verdugo JM. (migraciones de neuronas)
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• Pubmed;Relación de artículos relacionados con la formación de tumores y neurogénesis
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• Sheila K Singh, Ian D Clarke, Takuichiro Hide and Peter B Dirks. “Cancer stem cells in nervous system tumors”. Oncogene 2004, 23, págs. 7267-7273.