Aprende todo sobre las células de schwann y su importancia

Las células de Schwann, también llamada célula neurilemática, es una de las células del sistema nervioso periférico que produce la vaina de mielina alrededor de los axones neuronales.

Definicion de las células de Schwann

Las células de Schwann (llamadas así por el fisiólogo Theodor Schwann) o los neurolemmocitos son la glía principal del sistema nervioso periférico (SNP). Las células gliales funcionan para soportar neuronas y en el SNP, también incluyen células satélite, células envolventes olfativas, glía entérica y glía que residen en las terminaciones nerviosas sensoriales, como el corpúsculo de Pacini (ver artículo: Sinapsis Neuronal).

Existen solo 2 especies de estas celular que fueron descubiertas por el cientifico Alemán. Las células Myelinating de Schwann se envuelven alrededor de los axones de las neuronas motoras y sensoriales para formar la vaina de mielina. El promotor de células Schwann está presente en la región aguas abajo del gen de la distrofina humana que proporciona una transcripción abreviada que se sintetiza de nuevo de una manera específica de tejido.

Durante el desarrollo del sistema nervioso periférico, los mecanismos reguladores de la mielinización se controlan a través de la interacción de genes específicos, influyendo en las cascadas transcripcionales y modelando la morfología de las fibras nerviosas mielinizadas (ver artículo: Nervio Peroneo).

Tienen una funcion importante en el ser humano ya que controla gran parte del sistema nervioso: la conducción de impulsos nerviosos a lo largo de los axones, desarrollo y regeneración nerviosa, soporte trófico para neuronas, producción de matriz nerviosa extracelular, modulación de actividad sináptica neuromuscular y presentación de antígenos a T -lymphocytes.

Importancia

La célula de Schwann juega un papel vital en el mantenimiento del sistema nervioso periférico (SNP). Las células de Schwann se derivan de las células de la cresta neural y se presentan en dos tipos, células de Schwann mielinizantes o no mielinizantes. Ambos juegan un papel fundamental en el mantenimiento y la regeneración de los axones de las neuronas en el PNS. La regulación de las células de Schwann está mediada por varios factores neurotróficos diferentes que señalan a factores de transcripción tales como Krox-20, Oct-6 y Sox-10.

Las células de Schwann se ven afectadas en una serie de trastornos desmielinizantes, como la enfermedad de Charcot-Marie-Tooth y el síndrome de Guillain-Barré, infectados por Mycobacterium leprae para causar lepra y son responsables de los tumores observados en pacientes con neurofibromatosis tipo 1 y neurofibromatosis tipo 2.

La célula de Schwann está bajo investigación como un agente terapéutico para las enfermedades desmielinizantes y las lesiones de la médula espinal. La investigación adicional sobre las células de Schwann ayudará a comprender estas enfermedades y quizás conduzca a nuevos tratamientos (ver artículo: Nervio ilioinguinal).

Regeneración

Debido a el papel que tienen en el ser humano son consideradas muy importantes. Los nervios en el SNP consisten en muchos axones mielinizados por las células de Schwann. Si se produce daño a un nervio, las células de Schwann ayudarán en la digestión de sus axones (fagocitosis). Siguiendo este proceso, las células de Schwann pueden guiar la regeneración formando un tipo 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 endoneurial. El muñón del axón dañado puede brotar, y los brotes que crecen a través del “túnel” de células Schwann lo hacen a razón de aproximadamente 1 mm / día en buenas condiciones. La tasa de regeneración disminuye con el tiempo. Por lo tanto, los axones exitosos pueden reconectarse con los músculos u órganos que controlaron previamente con la ayuda de las células de Schwann.

Esta células con capaces de autoregenerarse para continuar con su funcionamiento, las células de Schwann también se han conectado a la reinervación de motores preferenciales. Si las células de Schwann no pueden asociarse con los axones, los axones mueren. Los axones regeneradores 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 (ver artículo: Nervios Espinales o Cervicales).

Genética de células de Schwann

SOX10 se fundamenta en el gen del cuerpo cuando esta en pleno crecimiento y existe abundante evidencia de que es esencial para la generación de linajes gliales a partir de células de la cresta del tronco. Cuando SOX10 se inactiva en ratones, la glía de satélite y los precursores de células de Schwann no se desarrollan, aunque las neuronas se generan normalmente sin problemas. En ausencia de SOX10, las células de la cresta neural sobreviven y son libres de generar neuronas, sin embargo la especificación glial está bloqueada.

Las células de Schwann histológicamente forman parte del tejido nervioso, debido a que se encuentran íntimamente relacionadas 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 esencial de supervivencia derivado de axones y un mitógeno para los precursores de células de Schwann.

Con lo que son las neuronas, todas van de un lado a otro en el sistema nervioso prolongada de las neuronas llamadas axón, comienzan a poblar los nervios espinales. y, por lo tanto, influye en la supervivencia de las células de Schwann. En los nervios embrionarios, es probable que la isoforma transmembrana III sea la principal variante 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.

La proteína de mielina cero (P0) es una molécula de adhesión celular que pertenece a la superfamilia de inmunoglobulinas y es el principal componente de la mielina periférica, que constituye más del 50% de la proteína total en la vaina. P0 ha demostrado ser esencial para la formación de mielina compacta, ya que los ratones P0 nulo mutante (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 fueron muy delgadas y poco compactadas.

Algunas neuronas no poseen a estas mencionadas células, esto es porque el axón desarrollado no cuenta con un diámetro apreciable, lo que sugiere que P0 desempeña un papel en el mantenimiento de la integridad estructural de la formación de mielina y del axón con el que está asociada. Los ratones P0 desarrollaron déficits conductuales alrededor de las 2 semanas de vida cuando los ratones comenzaron a mostrar signos de temblor leve.

Así como también pueden estar presentes pero no envuelven totalmente al axón imposibilitando la mielinizacion que el temblor se hacía más severo y algunos ratones más viejos desarrollaban comportamientos convulsivos. A pesar del conjunto de trastornos del comportamiento motor, no se observó parálisis en estos animales. P0 es también un gen importante expresado tempranamente en el linaje celular de Schwann, expresado en precursores de células de Schwann después de diferenciarse de las células de la cresta neural.

Caracteristicas

Un elemento central de todas las respuestas inmunitarias adaptativas es el reconocimiento de antígenos por las células T. Las células T cooperadoras CD4 + reconocen su antígeno relacionado mediante complejos de histocompatibilidad principal clase II (MHC-II) presentados en la superficie de las células presentadoras de antígeno (APC). Mientras que MHC clase I se expresa por todas las células nucleadas, MHC-II generalmente solo se expresa mediante APC profesionales (tales como células dendríticas, macrófagos o células B).

Sin embargo, bajo condiciones inflamatorias, otros tipos celulares tales como células endoteliales vasculares y células musculares pueden regular al alza la expresión de MHC-II y posteriormente activar células T CD4 + (en condiciones de cultivo definidas in vitro y después de la inyección de antígeno exógeno in vivo). Dichos tipos de células se han descrito como APC condicional y podrían modular potencialmente las enfermedades inflamatorias locales7, pero falta evidencia fuerte in vivo de una relevancia funcional de la expresión de MHC-II por APC condicional.

Nosotros y otros hemos demostrado anteriormente que las células gliales formadoras de mielina del sistema nervioso periférico (SNP), denominadas células de Schwann, también pueden ganar la expresión de MHC-II después de lesiones traumáticas e inflamatorias y pueden presentar antígenos in vitro. Estos sorprendentes hallazgos sugieren una función previamente no apreciada de las células de Schwann como APCs condicional, además de su función en la mielinización y el soporte axonal.

Sin embargo, al igual que otras APC condicional, la relevancia funcional de la expresión de MHC-II por las células de Schwann nunca se ha confirmado in vivo y podría constituir un importante modulador de la enfermedad o un epifenómeno de inflamación irrelevante. Aquí probamos esta ‘teoría condicional de APC’ al usar el PNS como un sistema modelo para eliminar la función de APC de una manera rigurosa y genéticamente definida in vivo.

Los datos previos indican que las células de Schwann regulan al alza el MHC-II en condiciones que inducen dolor neuropático postraumático en ratas hembra. El dolor neuropático es una condición debilitante asociada con dolor sin estímulo adecuado y debido a la disminución de los umbrales nociceptivos13. Tal activación de una respuesta al dolor por estímulos, que normalmente no provocan dolor, se denomina alodinia y es un signo clínico frecuente de dolor neuropático.

El dolor neuropático puede ser el resultado de varios tipos de lesiones nerviosas, es común y afecta hasta una de cada veinte personas en todo el mundo, con una prevalencia más alta entre las mujeres en comparación con los hombres. La evidencia sugiere que la disfunción de las neuronas y las células gliales, pero también las células inmunitarias y las citocinas, participan en el desarrollo y la cronicidad del dolor neuropático.

En nuestro estudio, utilizamos el modelo confiable y bien establecido de lesión por constricción crónica (CCI) del nervio ciático para probar la relevancia funcional de la expresión de MHC-II en células de Schwann en el contexto del dolor neuropático in vivo. Al eliminar condicionalmente la cadena β de MHC-II específicamente en células de Schwann mielinizantes, demostramos que la expresión de MHC-II por células mielinizantes de Schwann promueve la infiltración de células T CD4 + postraumáticas y la degeneración axonal.

Aumenta la hiperalgesia térmica y alodinia mecánica en ratones hembra in vivo . La capacidad de las células de Schwann para presentar antígenos promueve el dolor neuropático postraumático. Con estas observaciones, proporcionamos una fuerte evidencia experimental de que las células de Schwann pueden funcionar como APC condicional y, en un contexto más general, nuestros datos apoyan el paradigma APC condicional en un organismo vivo.

Lesiones

A continuación, utilizamos esta novedosa herramienta para probar la hipótesis de que el MHC-II expresado por las células de Schwann modula la lesión axonal postraumática al influir en las reacciones inmunes locales en el nervio periférico in vivo. Como los estudios previos habían usado preferentemente animales hembras para estudiar la inmunidad adaptativa en la lesión nerviosa traumática, también utilizamos ratones hembras, en los que realizamos una ICC del nervio ciático.

Este modelo de CCI causa degeneración axonal y dolor neuropático postraumático dentro de los 7 días (Figura Suplementaria S) y por lo tanto permite el estudio de ambos fenómenos de manera estrechamente controlada. Realizamos CCI en ratones de control femenino IAbfl / fl y MHC-II deficientes P0CreIAbfl / fl y, después de 7 días, analizamos la pérdida axonal mediante tinción de neurofilamentos y mantenimiento de mielina.

Encontramos que la deficiencia de MHC-II restringida a células de Schwann en ratones P0CreIAbfl / fl femeninos no alteró la proporción de axones mielinizados ni alteró el espesor de mielina cuantificado por mediciones de relaciones g (diámetro axonal dividido por diámetro de mielina) distal a el sitio de la lesión. A continuación, llevamos a cabo la tinción de neurofilamentos y descubrimos que este marcador sustituto de la integridad axonal y el número de axones.

Estaba presente a mayores densidades en ratones P0CreIAbfl / fl que en ratones IAbfl / fl. Esto fue evidente en ubicaciones distales (valor de p = 0,0022), central (valor de p <0,0001) y proximal (valor de p = 0,0116) en el sitio de la lesión. En conjunto, estos resultados indican que MHC-II en células de Schwann promueve la pérdida axonal postraumática, pero no afecta la pérdida de mielina.

A continuación, trazamos los diámetros axonales contra la relación g y no encontramos diferencias aparentes en la relación constante entre el diámetro axonal y el espesor de la vaina de mielina entre los genotipos. La distribución del tamaño total de los axones tampoco fue diferente entre los genotipos (figura 2f). Sin embargo, encontramos una proporción significativamente menor de axones de pequeño calibre (diámetro axónico <2 μm) en ratones P0CreIAbfl / fl (valor p = 0.0018) que en los ratones de control.

Esto sugiere que el MHC-II específico de células de Schwann no influye en la pérdida de mielina, pero sí promueve la pérdida axonal postraumática; también sugiere que los axones más grandes pueden verse afectados preferencialmente en este modelo impulsado por lesiones.

Células gliales

Las células gliales, tradicionalmente consideradas simplemente como el “pegamento” del sistema nervioso, son cada vez más reconocidas por tener un papel fundamental en el desarrollo y la función del cerebro. Es importante destacar que recientemente se ha demostrado que la disfunción de las células gliales contribuye a diversos trastornos neurológicos, como el autismo, la esquizofrenia, el dolor y la neurodegeneración.

Comprender la función de las células gliales en condiciones fisiológicas normales, así como también cómo funciona mal en la enfermedad, tiene el potencial de revolucionar la forma en que pensamos acerca de la función y la disfunción del sistema nervioso e inspirar el desarrollo de nuevas terapias para tratar estas enfermedades. desórdenes devastadores.

La mielina

La mielina es un aislante eléctrico; sin embargo, su función de facilitar la conducción en los axones no tiene una analogía exacta en los circuitos eléctricos. En las fibras amielínicas, la conducción de los impulsos se propaga mediante circuitos locales de corriente de iones que fluyen a la región activa de la membrana axonal, a través del axón y hacia fuera a través de secciones adyacentes de la membrana.

Estos circuitos locales despolarizan la pieza de membrana adyacente de forma continua y secuencial. En los axones mielinizados, la membrana axonal excitable está expuesta al espacio extracelular solo en los ganglios de Ranvier; esta es la ubicación de los canales de sodio. Cuando se excita la membrana en el nodo, el circuito local generado no puede fluir a través de la vaina de alta resistencia y, por lo tanto, fluye hacia afuera y despolariza la membrana en el siguiente nodo, que puede estar a 1 mm o más lejos.

La baja capacitancia de la cubierta significa que se necesita poca energía para despolarizar la membrana restante entre los nodos, lo que da como resultado la propagación del circuito local a una velocidad incrementada. La excitación activa de la membrana axonal salta de un nodo a otro; esta forma de propagación de impulsos se llama conducción saltatoria (saltare latino, “saltar”). Tal movimiento de la onda de despolarización es mucho más rápido que en las fibras amielínicas.

Además, debido a que solo los nódulos de Ranvier se excitan durante la conducción en las fibras mielinizadas, el flujo de Na + en el nervio es mucho menor que en las fibras amielínicas, donde está involucrada toda la membrana. Un ejemplo de la ventaja de la mielinización se obtiene por comparación de dos fibras nerviosas diferentes, que se comportan a 25 m / seg a 20 ° C.

El axón gigante no mielinizado de 500 mm de diámetro del calamar requiere 5.000 veces más energía y ocupa aproximadamente 1.500 veces más espacio que el nervio mielinizado de 12 mm de diámetro en la rana.

La mielina tiene una ultraestructura característica

La mielina, así como muchas de sus características morfológicas, como los nódulos de las hendiduras Ranvier y Schmidt-Lantermann, se pueden ver fácilmente con microscopía óptica. Una mayor comprensión proviene de estudios biofísicos de estructuras con axones paralelos: el nervio ciático como representante del SNP y el nervio óptico o el tracto como representante del SNC. La mielina, cuando se examina con luz polarizada, exhibe una birrefringencia dependiente de lípidos y una dependiente de proteínas.

Los estudios de difracción de rayos X de ángulo bajo de mielina proporcionan gráficos de densidad electrónica de la unidad de repetición que muestran tres picos que corresponden a grupos polares de proteínas más lípidos y dos valles que corresponden a cadenas de hidrocarburos lipídicos. La distancia de repetición varía un poco según la especie y si la muestra proviene del SNC o del SNP.

Por lo tanto, los resultados de estas dos técnicas son consistentes con una estructura proteína-lípido-proteína-lípido-proteína, en la que la porción de lípido es una valva bimolecular y las capas de proteína adyacentes son diferentes de alguna manera. Los datos del nervio óptico de los mamíferos muestran una distancia de repetición de 80 Å. Este espaciamiento puede acomodar una capa bimolecular de lípidos (aproximadamente 50 Å) y dos capas de proteínas (aproximadamente 15 Å cada una).

La unidad repetitiva principal de dos de estas membranas fusionadas es el doble de esta cifra, o 160 Å. Aunque es útil pensar en la mielina en términos de capas alternas de proteínas y lípidos, este concepto ha sido modificado para que sea compatible con el modelo de “membrana fluida” de la estructura de la membrana, que incluye proteínas transmembrana intrínsecas y proteínas extrínsecas.

La información sobre la estructura de la mielina también está disponible a partir de estudios con microscopía electrónica, que visualiza la mielina como una serie de capas de proteínas que aparecen como líneas alternas oscuras y menos oscuras separadas por cadenas de hidrocarburos lipídicos que aparecen como zonas no teñidas. ) Hay una asimetría en la tinción de las capas de proteínas.

La línea menos oscura, o intraperiódica, representa las capas proteicas externas estrechamente apiladas de la membrana celular original; las membranas no están realmente fusionadas ya que se pueden resolver como una línea doble a alta resolución. La línea oscura, o período principal, es la capa de proteína interna fusionada de la membrana celular.

Las distancias repetidas observadas por microscopía electrónica son menores que las calculadas a partir de los datos de difracción de rayos X de ángulo bajo, una consecuencia de la considerable contracción que tiene lugar después de la fijación y la deshidratación. Sin embargo, la diferencia en la periodicidad entre PNS y CNS mielina se mantiene; La mielina periférica tiene una distancia de repetición promedio de 119 Å y mielina central.

La mielina y las celulas de Schwann

En el PNS, la mielinización es precedida por la invasión del paquete nervioso por las células de Schwann, la rápida multiplicación de estas células y la segregación de los axones individuales por procesos de células de Schwann. Los axones más pequeños (≤1 μm), que permanecerán amielínicos, están segregados; varios pueden estar encerrados en una celda, cada uno dentro de su propio bolsillo.

Los axones grandes (≥ 1 μm) destinados a la mielinización están encerrados individualmente, una célula por axón por entrenudo. Estas células se alinean a lo largo de los axones con intervalos entre ellos; los intervalos se convierten en los nodos de Ranvier. Antes de la mielinización, el axón se encuentra en una invaginación de la célula de Schwann. El plasmalema de la célula rodea el axón y se une para formar una estructura de doble membrana que se comunica con la superficie de la célula.

Esta estructura, llamada Mesaxon, se alarga alrededor del axón en forma de espiral. Por lo tanto, la formación de mielina se asemeja topológicamente a enrollar un saco de dormir; la mesaxon serpentea alrededor del axón y las superficies citoplásmicas se condensan en una vaina de mielina compacta y forman la línea densa principal. Las dos superficies externas forman la línea de intraperíodo de mielina.

En el SNC, las estructuras de la mielina están formadas por la célula oligodendroglial. Esto tiene muchas similitudes pero también puntos de diferencia con respecto a la mielinización en el PNS. Las fibras nerviosas del SNC no están separadas por el tejido conjuntivo, ni están rodeadas por el citoplasma celular, y los núcleos gliales específicos no están obviamente asociados con fibras mielinizadas particulares.

La mielina CNS es una estructura en espiral similar a la mielina PNS; tiene un mesaxon interno y un mesaxon externo que termina en un bucle, o lengua, de citoplasma glial).

A diferencia del nervio periférico, donde la vaina está rodeada por el citoplasma de la célula de Schwann, la lengua citoplasmática del SNC está restringida a una pequeña porción de la vaina. Esta lengua glial es continua con la membrana plasmática de la célula oligodendroglial a través de procesos delgados. Una célula glial puede mielinizar 40 o más axones separados.

La deposición de mielina en el SNP puede dar como resultado un único axón que tiene hasta 100 capas de mielina; por lo tanto, es improbable que la mielina se establezca mediante una simple rotación del núcleo de la célula de Schwann alrededor del axón. En el SNC, tal postulado queda excluido por el hecho de que una célula glial puede mielinizar varios axones.

Durante la mielinización, hay aumentos en la longitud del entrenudo, el diámetro del axón y el número de capas de mielina. La mielina, por lo tanto, se expande en todos los planos a la vez. Cualquier mecanismo para tener en cuenta este crecimiento debe suponer que el sistema de membrana puede expandirse y contraerse y que las capas se deslizan una sobre otra.