Desarrollo embrionario del cerebro
ResumenLa neurogénesis en el sistema nervioso central en desarrollo consiste en la inducción y proliferación de células progenitoras neurales y su posterior diferenciación en neuronas maduras. Tanto las señales externas como las internas orquestan la neurogénesis de una manera temporal y espacial precisa. En los últimos 20 años, el pez cebra ha demostrado ser un excelente organismo modelo para estudiar la neurogénesis en el embrión. Recientemente, este vertebrado se ha convertido también en un modelo para la investigación de la neurogénesis adulta y la regeneración neuronal. Aquí resumimos las contribuciones del pez cebra en el desarrollo neural y la neurogénesis adulta.
Steffen Scholpp.Información adicionalIntereses concurrentesLos autores declaran que no tienen intereses concurrentes.Contribuciones de los autoresSS resumió la neurogénesis en el embrión, mientras que RS y US se centraron en la neurogénesis en el adulto. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.Archivos originales enviados por los autores para las imágenesAbajo están los enlaces a los archivos originales enviados por los autores para las imágenes.Archivo original de los autores para la figura 1Archivo original de los autores para la figura 2Archivo original de los autores para la figura 3Archivo original de los autores para la figura 4Derechos y permisos
Desarrollo del sistema nervioso
El cerebro es un órgano complejo compuesto por partes grises y materia blanca, que pueden ser difíciles de distinguir. Empezar desde una perspectiva embriológica permite entender más fácilmente cómo se relacionan las partes entre sí. El sistema nervioso embrionario comienza como una estructura muy simple, básicamente una línea recta, que luego se vuelve cada vez más compleja. Observar el desarrollo del sistema nervioso con un par de instantáneas tempranas facilita la comprensión de todo el complejo sistema.
Muchas estructuras que parecen ser adyacentes en el cerebro adulto no están conectadas, y las conexiones que existen pueden parecer arbitrarias. Pero hay un orden subyacente en el sistema que proviene de cómo se desarrollan las diferentes partes. Siguiendo el patrón de desarrollo, es posible aprender cuáles son las principales regiones del sistema nervioso.
Para empezar, un espermatozoide y un óvulo se fusionan para convertirse en un óvulo fecundado. El óvulo fecundado, o cigoto, comienza a dividirse para generar las células que conforman un organismo completo. Dieciséis días después de la fecundación, las células del embrión en desarrollo pertenecen a una de las tres capas germinales que dan lugar a los diferentes tejidos del cuerpo. El endodermo, o tejido interno, se encarga de generar los tejidos de revestimiento de los distintos espacios del cuerpo, como las mucosas del aparato digestivo y respiratorio. El mesodermo, o tejido medio, da lugar a la mayor parte de los tejidos musculares y conectivos. Por último, el ectodermo, o tejido exterior, da lugar al sistema tegumentario (la piel) y al sistema nervioso. Probablemente no sea difícil ver que el tejido externo del embrión se convierte en la cubierta exterior del cuerpo. Pero, ¿cómo es responsable del sistema nervioso?
Embriología cerebral
Durante las primeras 4 semanas tras la fecundación, el SNC del embrión sufre una serie de cambios morfológicos y estructurales que dan lugar a la formación del tubo neural (cerebro y médula espinal). Estos cambios pueden dividirse en cuatro fases 1) blastogénesis, 2) gastrulación, 3) neurulación primaria y 4) neurulación secundaria. Una vez completada la formación del tubo neural, se producen una serie de cambios morfológicos adicionales dentro del cerebro y la médula espinal, divididos en cuatro fases adicionales 1) ascenso del cono medular, 2) desarrollo de las vesículas y flexuras craneales, 3) formación de las placas basal y alar y sus derivados, y 4) migración de las células neuronales y gliales. Cada uno de estos procesos se resumirá en este capítulo. El término «día postovulatorio» (POD) se utilizará para describir la fase o edad gestacional del embrión; esta designación se utiliza en los estudios embriológicos estándar para describir el desarrollo embrionario humano.
Función de la médula espinal
ResumenLos axones transectados no vuelven a crecer en el sistema nervioso central maduro. Las cicatrices astrocíticas son consideradas ampliamente como causantes de este fracaso. Aquí, utilizando tres manipulaciones de pérdida de función dirigidas genéticamente en ratones adultos, mostramos que la prevención de la formación de cicatrices de astrocitos, la atenuación de los astrocitos formadores de cicatrices, o la ablación de las cicatrices astrocíticas crónicas no dieron lugar al rebrote espontáneo de los axones corticoespinales, sensoriales o serotoninérgicos transectados a través de lesiones graves de la médula espinal (SCI). Por el contrario, la administración local sostenida a través de depósitos de hidrogel de factores de crecimiento específicos de los axones que no estaban presentes en las lesiones de la LME, además de las lesiones de cebado activadoras del crecimiento, estimularon un rebrote robusto de los axones sensoriales dependiente de la laminina, más allá de los astrocitos formadores de cicatrices y de las moléculas inhibidoras en las lesiones de la LME. La prevención de la formación de cicatrices astrocíticas redujo significativamente este rebrote de axones estimulado. La secuenciación del ARN reveló que los astrocitos y las células no astrocitarias en las lesiones de LME expresan múltiples moléculas de apoyo al crecimiento de los axones. Nuestros hallazgos demuestran que, en contra del dogma predominante, la formación de cicatrices astrocitarias ayuda a la regeneración de los axones del sistema nervioso central en lugar de impedirla.