La supervivencia inesperada de neuronas embrionarias trasplantadas en el cerebro de ratones recién nacidos en una serie de experimentos en la Universidad de California, San Francisco (UCSF) aumenta la esperanza de la posibilidad de utilizar el trasplante neuronal para tratar enfermedades como el Alzheimer, la epilepsia, Huntington, Parkinson y la esquizofrenia.
Los experimentos, que se describen esta semana en la revista Nature, no fueron diseñados para probar si los trasplantes de neuronas embrionarias pueden efectivamente tratar alguna enfermedad específica. Pero proporcionan una prueba de principio de que las interneuronas GABA-secretoras, un tipo de célula cerebral relacionada con muchos trastornos neurológicos diferentes, se pueden añadir en cantidades significativas en el cerebro y pueden sobrevivir sin afectar a la población de interneuronas endógenas.
La supervivencia de estas células después del trasplante en un número mucho mayor de lo esperado llegó como una sorpresa para el equipo, que fue dirigido por el profesor de UCSF Arturo Alvarez-Buylla, PhD, y el ex estudiante graduado Derek UCSF Southwell, MD, PhD.
La teoría que prevalece sostuvo que la supervivencia de las neuronas en desarrollo es algo así como un juego de sillas musicales. El cerebro tiene una capacidad limitada para estas células, las que obliga a competir entre sí por los pocos espacios disponibles. Sólo aquellas que puedan encontrar un lugar para "sentarse" (y recibir señales de supervivencia derivados de otros tipos de células) sobrevivirán cuando la música se detiene. El resto morirá una muerte fulminante.
En base a esta teoría, el equipo de UCSF esperaba sólo un número fijo y reducido de embriones trasplantados de interneuronas sobreviviría en el cerebro de los ratones receptores mayores, sin importar cuántas fueran trasplantadas para sorpresa de los investigadores Lo que encontraron fue muy diferente: Independientemente de la cantidad trasplantada, un porcentaje constante siempre sobrevivió.
Trabajos anteriores de la UCSF y otros lugares han demostrado que el trasplante de estas células puede crear un nuevo período crítico de plasticidad en el cerebro receptor, reducir los ataques en modelos animales de epilepsia y reducir al Parkinson como trastornos del movimiento en ratas de laboratorio. La actividad de estas células a menudo se interrumpe en la enfermedad de Alzheimer, y su número está alterado en el cerebro de los pacientes con esquizofrenia. Cuando se trasplantan en la médula espinal, también ayudan a disminuir la sensación de dolor.
En el estudio actual, el equipo de la UCSF ha encontrado que a medida que se modifica el número de células que se trasplantan, una proporción constante de estas células sobreviviven lo que sugiere que una fracción de las células está destinado a morir por mecanismos autónomos o que un factor de supervivencia es secretada por las neuronas inhibidoras mismos. El trabajo muestra que estas interneuronas pueden ser trasplantadas en un número mucho mayor de lo que se pensaba - una observación que podría tener implicaciones importantes para el uso de estas células para corregir defectos en la cenefa excitatorio / inhibitorio en las enfermedades cerebrales.
La supervivencia de las células depende de señales desconocidas
Las Interneuronas GABAérgicas son esenciales para la función cerebral, ya que equilibran la acción de "excitación" de las neuronas de la corteza cerebral mediante la producción de señales inhibidoras. Enfermedades como la epilepsia, Alzheimer, Huntington, el Parkinson y la esquizofrenia están vinculados de diversas maneras a los trastornos en el equilibrio excitación / inhibición, y los problemas con las interneuronas GABAérgicas han sido documentados en todas estas enfermedades.
Estas interneuronas GABAérgicas no nacen en la corteza cerebral. En su lugar, se crean en un lugar distante del desarrollo del cerebro y luego migran hacia su destino final. Durante décadas, los científicos no han sabido el número de estas interneuronas cuándo se forman, cuando mueren y cuántas sobreviven después de llegar a la corteza cerebral.La reciente publicación aborda algunas de estas incógnitas, pero también reveló una observación inesperada.
Se cree generalmente que los números neuronales son determinados por la disponibilidad de señales de supervivencia proporcionados por otras células. Esta idea, conocida generalmente como la "hipótesis neurotrófica," se basa en ganadores del Premio Nobel en la década de 1940 muestran cómo la supervivencia de las neuronas en desarrollo en la médula espinal y el sistema nervioso periférico se determina. Este trabajo mostró que sólo las fibras nerviosas que correctamente se pudieron conectar a objetivos fuera del sistema nervioso sobrevivirían y que estos objetivos los produce una proteína llamada factor de crecimiento nervioso responsable de mantener los nervios vivos.
Durante muchos años, la hipótesis neurotrófica ha dominado las ideas de cómo y por qué las células en el cerebro pueden vivir y morir. "La hipótesis neurotrófica desde entonces ha supuesto aplica a todos los tipos de neuronas y todas las áreas del sistema nervioso", dijo Southwell.
El supuesto era que una vez que las interneuronas GABAérgicas arriban a la parte derecha del cerebro, sólo las que se mezclaron con las otras neuronas ya no estarían protegidos por una proteína o algún otro factor para mantenerse vivo. En su lugar, la supervivencia de las interneuronas trasplantadas se determinó de una manera que es independiente de la competición por las señales de supervivencia producidas por otros tipos de células en los receptores.
Mientras que los nuevos experimentos no comprueben la teoría que se aplica a cómo los nervios fuera del cerebro se conectan con sus objetivos, sugieren que puede haber algo más en juego con interneuronas GABAérgicas.
Este trabajo fue financiado por el Instituto de Medicina Regenerativa de California, el John G. Bowes Research Fund, el Ministerio español de Ciencia e Innovación, y el Instituto Nacional de Desórdenes Neurológicos y Derrame Cerebral, uno de los Institutos Nacionales de Salud, a través de la concesión # R01 NS071785 y # R01 NS048528.
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