Célula de Schwann
células de Schwann o neurolemocitos (llamado así por el fisiólogo alemán Theodor Schwann) son la glía principal del sistema nervioso periférico (SNP). Las células gliales funcionan para apoyar a las neuronas y en el SNP, también incluyen células satélite, células de envoltura olfatoria, glía entérica y glía que residen en las terminaciones nerviosas sensoriales, como el corpúsculo de Pacini. Los dos tipos de células de Schwann son mielinizantes y no mielinizantes. Las células mielinizantes de Schwann envuelven los axones de las neuronas motoras y sensoriales para formar la vaina de mielina. El promotor de las células de Schwann está presente en la región aguas abajo del gen de la distrofina humana que proporciona un transcrito acortado que se sintetiza de nuevo en una forma específica de tejido.
Durante el desarrollo del SNP, los mecanismos reguladores de la mielinización están controlados por la interacción directa de genes específicos, lo que influye en las cascadas transcripcionales y da forma a la morfología de las fibras nerviosas mielinizadas.
Las células de Schwann participan en muchos aspectos importantes de la biología de los nervios periféricos: la conducción de los impulsos nerviosos a lo largo de los axones, el desarrollo y la regeneración de los nervios, el apoyo trófico para las neuronas, la producción de la matriz extracelular nerviosa, la modulación de la actividad sináptica neuromuscular y la presentación de antígenos a los linfocitos T.
La enfermedad de Charcot-Marie-Tooth, el síndrome de Guillain-Barré (tipo de polirradiculopatía desmielinizante inflamatoria aguda), la schwannomatosis, la polineuropatía desmielinizante inflamatoria crónica y la lepra son neuropatías que afectan a las células de Schwann.
Estructura
Las células de Schwann son una variedad de células gliales que mantienen vivas las fibras nerviosas periféricas (tanto mielinizadas como amielínicas). En los axones mielinizados, las células de Schwann forman la vaina de mielina. La vaina no es continua. Las células de Schwann mielinizantes individuales cubren alrededor de 1 mm de un axón, lo que equivale a unas 1000 células de Schwann a lo largo de 1 m de longitud del axón. Los espacios entre las células de Schwann adyacentes se denominan nodos de Ranvier.
El gangliósido 9-O-acetil GD3 es un glicolípido acetilado que se encuentra en las membranas celulares de muchos tipos de células de vertebrados. Durante la regeneración de los nervios periféricos, las células de Schwann expresan 9-O-acetil GD3.
Función
El sistema nervioso de los vertebrados se basa en la vaina de mielina como aislamiento y como método para disminuir la capacitancia de la membrana en el axón. El potencial de acción salta de nodo a nodo, en un proceso llamado conducción saltatoria, que puede aumentar la velocidad de conducción hasta 10 veces, sin aumentar el diámetro axonal. En este sentido, las células de Schwann son los análogos del SNP de los oligodendrocitos del sistema nervioso central. Sin embargo, a diferencia de los oligodendrocitos, cada célula mielinizante de Schwann proporciona aislamiento a un solo axón (ver imagen). Esta disposición permite la conducción saltatoria de potenciales de acción con repropagación en los nódulos de Ranvier. De esta forma, la mielinización aumenta considerablemente la velocidad de conducción y ahorra energía.
Las células de Schwann no mielinizantes participan en el mantenimiento de los axones y son cruciales para la supervivencia neuronal. Algunos se agrupan alrededor de axones más pequeños (imagen externa aquí) y forman haces de Remak.
Las células mielinizantes de Schwann comienzan a formar la vaina de mielina en los mamíferos durante el desarrollo fetal y funcionan girando en espiral alrededor del axón, a veces con hasta 100 revoluciones. Una célula de Schwann bien desarrollada tiene la forma de una hoja de papel enrollada, con capas de mielina entre cada espiral. Las capas internas de la envoltura, que son predominantemente de material de membrana, forman la vaina de mielina, mientras que la capa más externa de citoplasma nucleado forma el neurilema. Solo un pequeño volumen de citoplasma residual permite la comunicación entre las capas interna y externa. Esto se ve histológicamente como la incisión de Schmidt-Lantermann.
Regeneración
Las células de Schwann son conocidas por su función de apoyo a la regeneración nerviosa. Los nervios del SNP constan de muchos axones mielinizados por células de Schwann. Si se daña un nervio, las células de Schwann ayudan en la digestión de sus axones (fagocitosis). Siguiendo este proceso, las células de Schwann pueden guiar la regeneración formando una especie de túnel que conduce hacia las neuronas objetivo. Este túnel se conoce como banda de Büngner, una vía de guía para los axones en regeneración, que se comporta como un tubo endoneural. El muñón del axón dañado puede brotar, y esos brotes que crecen a través del 'túnel' de células de Schwann hacerlo a razón de alrededor de 1 mm/día en buenas condiciones. La tasa de regeneración disminuye con el tiempo. Los axones exitosos pueden, por lo tanto, volver a conectarse con los músculos u órganos que antes controlaban con la ayuda de las células de Schwann, pero la especificidad no se mantiene y los errores son frecuentes, especialmente cuando se trata de largas distancias. Debido a su capacidad para afectar la regeneración de los axones, las células de Schwann también se han relacionado con la reinervación motora preferencial. Si se evita que las células de Schwann se asocien con los axones, los axones mueren. Los axones en regeneración no alcanzarán ningún objetivo a menos que las células de Schwann estén allí para apoyarlos y guiarlos. Se ha demostrado que están por delante de los conos de crecimiento.
Las células de Schwann son esenciales para el mantenimiento de axones sanos. Producen una variedad de factores, incluidas las neurotrofinas, y también transfieren moléculas esenciales a los axones.
Genética
Formación de células de Schwann
Medias10
SOX10 es un factor de transcripción activo durante el desarrollo embrionario y abundante evidencia indica que es esencial para la generación de linajes gliales a partir de células de la cresta del tronco. Cuando SOX10 se inactiva en ratones, los precursores de células de Schwann y glía satélite no se desarrollan, aunque las neuronas se generan normalmente sin problemas. En ausencia de SOX10, las células de la cresta neural sobreviven y pueden generar neuronas, pero la especificación glial está bloqueada. SOX10 podría influir en los precursores gliales tempranos para que respondan a la neurregulina 1 (ver más abajo).
Neuregulina 1
Neuregulin 1 (NRG1) actúa de varias maneras para promover la formación y garantizar la supervivencia de las células de Schwann inmaduras. Durante el desarrollo embrionario, NRG1 inhibe la formación de neuronas a partir de las células de la cresta neural y, en cambio, contribuye a que las células de la cresta neural sigan el camino de la gliogénesis. Sin embargo, la señalización de NRG1 no es necesaria para la diferenciación glial de la cresta neural.
NRG1 juega un papel importante en el desarrollo de derivados de la cresta neural. Se requiere que las células de la cresta neural migren más allá del sitio de los ganglios de la raíz dorsal para encontrar las regiones ventrales de la gangliogénesis simpática. También es un factor de supervivencia esencial derivado del axón y un mitógeno para los precursores de células de Schwann. Se encuentra en el ganglio de la raíz dorsal y en las neuronas motoras en el momento en que los precursores de las células de Schwann comienzan a poblar los nervios espinales y, por lo tanto, influye en la supervivencia de las células de Schwann. En los nervios embrionarios, la isoforma transmembrana III probablemente sea la variante principal de NRG1 responsable de las señales de supervivencia. En ratones que carecen de la isoforma transmembrana III, los precursores de células de Schwann finalmente se eliminan de los nervios espinales.
Formación de la vaina de mielina
P0
La proteína de mielina cero (P0) es una molécula de adhesión celular que pertenece a la superfamilia de las inmunoglobulinas y es el componente principal de la mielina periférica, constituyendo más del 50 % de la proteína total en la vaina. Se ha demostrado que P0 es esencial para la formación de mielina compacta, ya que los ratones mutantes nulos (P0-) P0 mostraron una mielinización periférica severamente aberrante. Aunque la mielinización de axones de gran calibre se inició en ratones P0-, las capas de mielina resultantes eran muy delgadas y mal compactadas. Inesperadamente, los ratones P0- también mostraron degeneración tanto de los axones como de las vainas de mielina que los rodean, lo que sugiere que P0 desempeña un papel en el mantenimiento de la integridad estructural tanto de la formación de mielina como del axón con el que está asociado. Los ratones P0- desarrollaron déficits de comportamiento alrededor de las 2 semanas de edad cuando los ratones comenzaron a mostrar signos de temblores leves. También surgió una gran falta de coordinación a medida que los animales se desarrollaban, mientras que el temblor se hizo más severo y algunos ratones más viejos desarrollaron comportamientos convulsivos. A pesar de la variedad de alteraciones del comportamiento motor, no se observó parálisis en estos animales. P0 también es un gen importante expresado temprano dentro del linaje de células de Schwann, expresado en precursores de células de Schwann después de diferenciarse de las células de la cresta neural que migran dentro del embrión en desarrollo.
Krox-20
Varios factores de transcripción importantes también se expresan y participan en varias etapas del desarrollo, cambiando las características de las células de Schwann de un estado inmaduro a un estado maduro. Un factor de transcripción indispensable expresado durante el proceso de mielinización es Krox-20. Es un factor de transcripción general de dedos de zinc y se expresa en los rombómeros 3 y 5.
Krox-20 se considera uno de los principales reguladores de la mielinización del SNP y es importante para impulsar la transcripción de proteínas estructurales específicas en la mielina. Se ha demostrado que controla un conjunto de genes responsables de interferir con esta característica en el axón cambiándolo de un estado promielinizante a mielinizante. De esta forma, en ratones Krox-20 double knock out, se ha registrado que la segmentación del rombencéfalo se ve afectada así como la mielinización de los axones asociados a las células de Schwann. De hecho, en estos ratones, las células de Schwann no pueden realizar su mielinización correctamente, ya que solo envuelven sus procesos citoplasmáticos una vuelta y media alrededor del axón y, a pesar de que aún expresan el marcador de mielina temprana, los productos del gen de mielina tardía están ausentes.. Además, estudios recientes también han demostrado la importancia de este factor de transcripción en el mantenimiento del fenotipo de mielinización (y requiere la coexpresión de Sox 10) ya que su inactivación conduce a la desdiferenciación de las células de Schwann.
Importancia clínica
La enfermedad de Charcot-Marie-Tooth (CMT), el síndrome de Guillain-Barré (GBS, tipo de polirradiculopatía desmielinizante inflamatoria aguda), la schwannomatosis y la polineuropatía desmielinizante inflamatoria crónica (CIDP), la lepra y el virus Zika son neuropatías que involucran a las células de Schwann.
Trasplante
Varios estudios experimentales desde 2001 han implantado células de Schwann en un intento de inducir la remielinización en pacientes afectados de esclerosis múltiple. En las últimas dos décadas, muchos estudios han demostrado resultados positivos y el potencial del trasplante de células de Schwann como terapia para la lesión de la médula espinal, tanto para ayudar al nuevo crecimiento como para la mielinización de los axones dañados del SNC. Los trasplantes de células de Schwann en combinación con otras terapias como la condroitinasa ABC también han demostrado ser efectivos en la recuperación funcional de una lesión de la médula espinal.