Diferenciación celular en el sistema nervioso

DIFERENCIACIÓN CELULAR EN EL SISTEMA NERVIOSO, EL CASO DE LAS CÉLULAS PRECURSORAS NEURO-GLIALES

Resumen

A partir del descubrimiento de las células precursoras, se ha incrementado la cantidad de grupos de investigación que dedican sus esfuerzos a entender los fenómenos de la diferenciación celular en particular, así como el interés por la biología del desarrollo en general. El presente artículo revisa los términos y conceptos básicos y actualizados de la diferenciación celular, enfocándose en las células precursoras neurales, imprecisamente llamadas “células madre”. Se comentan y se discuten los factores que pueden influir en la diferenciación celular neural, así como su potencial uso en la terapia clínica para el tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas. Las células precursoras se caracterizan por ser capaces de autorreplicarse, así como por generar diversos tipos celulares mediante un proceso denominado diferenciación. Los mecanismos moleculares que permiten regular esta diferenciación involucran factores extrínsecos e intrínsecos a la célula y es posible lograr dirigir, en el laboratorio, la diferenciación in vitro de precursores multipotenciales hacia fenotipos celulares determinados, dependiendo de las condiciones del medio en el que se cultiven. Por ejemplo, a través de un análisis de perfiles de expresión génica, recientemente se ha demostrado que las células de la glía envolvente del bulbo olfatorio son capaces de inducir su propia diferenciación a partir de precursores neurales multipotenciales cultivados en un medio condicionado. Esta metodología permite la posibilidad de obtener in vitro células de un fenotipo que favorece la regeneración neural. Dicho proceso representa una promisoria estrategia de obtención de células diferenciadas a fenotipos específicos a partir de células precursoras multipotenciales, aplicable para la terapia de enfermedades degenerativas a través de trasplantes.

Palabras clave: Células precursoras, diferenciación celular, sistema nervioso.

Células precursoras y diferenciación celular

Al inicio de su ciclo de vida, un organismo se transforma a partir de una sola célula, el huevo fecundado, en un individuo adulto. A lo largo de ese trayecto, las células del organismo no sólo varían en cantidad, mediante proliferación, sino que también se diferencian y se especializan, modificando sus fenotipos. Se denomina diferenciación celular al proceso mediante el cual una célula modifica su fenotipo hacia tipos celulares específicos con funciones definidas. Si posteriormente la célula diferenciada se compromete con una función y pierde su capacidad de proliferar, se convierte en una célula especializada (por ejemplo; las neuronas, los eritrocitos y las células musculares) (Kalthoff, 1996). Los mecanismos moleculares de la diferenciación celular son a menudo comunes entre diferentes organismos y, con ciertas variaciones, se utilizan en diversos tejidos de un mismo organismo.

En 1958, Leroy Stevens estableció el origen de teratomas de ratón en células germinales y denominó a estas células “pluripotent embryonic stem cells; ESCs” (células precursoras embrionarias pluripotenciales). Posteriormente, en la década de los ochenta, el mismo Stevens en forma conjunta con Gail Martin y Martin Evans, describen por vez primera a las células precursoras (stem cells) obtenidas a partir de la masa celular interna del embrión de ratón (Lewis, 2001). Ello abre la puerta a la caracterización de las células que originan los diferentes tipos de tejidos durante el desarrollo embrionario.

El término utilizado como “célula madre” o “célula troncal” e inclusive como “célula tallo” o “estaminal” generan confusión, puesto que no reflejan la función propia de dichas células. Por una parte, el denominarlas células madre, si bien podría considerarse como una alegoría de “una célula que da origen a otra”, implica que la célula originadora continúe existiendo, como lo hace una madre generalmente, pero no es el caso. Cuando una célula se divide para originar a otra, deja de existir ella misma y genera al menos a dos células, que ya ni siquiera son iguales entre sí, aunque puedan ser muy parecidas y que presentan una identidad propia. Por lo tanto, “célula madre” es un término inadecuado para referirnos a una célula indiferenciada. Por otra parte, el denominarla célula troncal (o tallo), como traducción literal de “stem”, da la idea de relacionarla con un árbol, de cuyo tronco se generan las ramas. Es conveniente recordar que los árboles tienen generalmente un solo tronco (salvo excepciones que forman aglomerados) a partir del cual se generan las ramificaciones, primarias, secundarias y terciarias. En el proceso de diferenciación celular, durante el desarrollo embrionario, hay múltiples células indiferenciadas que darán lugar a muchas más células diferenciadas, no sólo a un tipo (como si fueran un tronco). Por lo que en este caso, también resulta desafortunada la referencia, pues habría que referirse a las “células troncales” como las originales y a las “células ramales” como sus derivadas. Por lo anterior, el término más correcto, además de ser ampliamente utilizado y reconocido, es el de “célula precursora” (CP) para referirse simplemente a que se trata de una célula que precede a otra (o a otras), es decir, que va delante en tiempo, orden y lugar, lo cual coincide con gran precisión con la función de dichas células, tanto durante el desarrollo embrionario como en las etapas juveniles y adultas de la vida de un organismo: las células precursoras son las que generan a los diferentes linajes y tipos celulares. Las CP se caracterizan por su capacidad de autorreplicación, así como por su capacidad para generar células diferenciadas. Funcionan en diversos tejidos para reemplazar, en determinadas condiciones, poblaciones de células maduras que no pueden dividirse y propagarse (Albert et al., 2001). Uno de los principales problemas de la biología de las CP ha sido identificar los mecanismos por los cuales seleccionan una ruta particular para su diferenciación (Morrison et al., 1997). Las CP producen factores de transcripción que controlan su autorrenovación, así como su destino. Por otra parte, diversos agentes, como los factores de crecimiento y ciertas citocinas, pueden actuar directamente sobre las CP e inducir su diferenciación hacia un linaje particular. Sin embargo, también se ha sugerido que las CP se comprometen con un linaje particular independientemente de la activación de citocinas (Metcalf, 1980; Metcalf, 1991), las cuales actúan posteriormente para promover la supervivencia y proliferación de los progenitores comprometidos (Suda et al., 1984; Ogawa, 1989). Así, cada linaje se encuentra controlado por una combinación

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