¿Qué investigamos en el IIBCE? La regeneración de la Médula Espinal

A paso de tortuga

Para alguien que sufrió una lesión medular, la posibilidad de recuperar la movilidad puede ser su máxima aspiración en la vida. Para los mamíferos como nosotros, hoy es casi un milagro que puede ocurrir sólo en forma limitada con la ayuda de dispositivos electrónicos y un tratamiento muy largo y costoso. Otros animales como las tortugas lo tienen más fácil: en unos pocos meses luego de sufrir una lesión medular, pueden recuperar  el movimiento en sus miembros inferiores casi en forma normal.

Existen muchos tipos de lesiones medulares. Lo que es común a todas, es que tienen consecuencias que inhabilitan, en mayor o menor medida, la percepción sensorial por debajo de la lesión y los movimientos tanto voluntarios como involuntarios de quien las sufre. Recuperar la sensibilidad, la movilidad y el funcionamiento del sistema nervioso autónomo después de una lesión medular, depende de muchos factores; uno de ellos es la regeneración de las células y las conexiones del sistema nervioso que se vieron dañadas.

La tortuga de agua dulce, conocida popularmente como morrocoyo (Tracemos dorbigny)autóctona de nuestro país, puede luego de una lesión severa de su médula espinal, regenerar los tejidos que rodean la lesión y reconectar los circuitos neuronales necesarios para mover los miembros afectados. Esto ocurre porque se activan células progenitoras que auto-reparan el daño. Es por eso que en el IIBCE, varios investigadores estudian un tipo de célula madre neural endógena y los mecanismos de regeneración disparados por la lesión, utilizando como modelo, entre otros,  a las tortugas.

Lesiones medulares en humanos vs. otros seres vivos

Cuando ocurre una lesión medular, para reconectar los circuitos que quedaron por debajo de la lesión deben reemplazarse las células que mueren y la reconexión de los circuitos interrumpidos. Para ello se necesita la generación de nuevas células (p.ej. neuronas y glías), el crecimiento y remielinización de axones, entre otros factores. Uno de los problemas que ocurre en humanos, es que luego de la lesión se produce una cicatriz glial, una reacción de un tipo de glías, los astrocitos, que tratan de confinar la lesión, y que tiene como contrapartida que inhiben el pasaje de las neuronas que tratan de reconectarse. Sin embargo, esta cicatriz cumple una función de aislamiento necesaria para que los efectos de la lesión no se extiendan a zonas aledañas.

En otros vertebrados  como las salamandras, el animal en forma espontánea auto repara la médula y pasado el tiempo recupera la locomoción. No existe además, la cicatriz glial. Pasa en algunos peces y pasa en el modelo que se usa en el IIBCE, la tortuga, cuyos niveles de auto recuperación le permite, pasados 2 a 3 meses, recuperar la locomoción. Esta recuperación no es completa, pero logran coordinar los cuatro miembros y sostener una locomoción eficiente.

En el departamento Neurofisiología Celular y Molecular del IIBCE, el Dr. Raúl E. Russo* y algunos colaboradores, estudian las células que tapizan el canal central de la médula espinal. El canal central deriva del tubo neural primitivo que es la estructura que origina todo el sistema nervioso durante el desarrollo embrionario. A pesar de que en la médula espinal de los mamíferos no se producen nuevas neuronas en forma natural, existen células con las características de progenitores neurales.

“La tortuga es un modelo que nos interesa, en especial las células de alrededor del canal, porque las células que orquestan la regeneración de la médula espinal en forma espontánea, son las que tapizan el canal central”, explica Russo. “Las células del epéndimo en la médula espinal son descendientes del tubo neural primitivo que genera el sistema nervioso, y por lo tanto especulamos que es una fuente potencial de células madre neuronales

Pero ¿los humanos pueden generar nuevas neuronas? Sí, de hecho existen dos nichos neurogénicos en los mamíferos, dos zonas del sistema nervioso donde se crean nuevas neuronas. Uno es el giro dentado del hipocampo y el otro, una región vecina a los ventrículos laterales en la que se generan nuevas neuronas que migran al bulbo olfatorio donde se procesa la información olfativa. Esto último está probado en roedores y otros tipos de mamíferos, aunque no es aceptado que ocurra en humanos a nivel universal. Luego hay reportes de sitios con potencialidad de generar neuronas, pero no está claro que las nuevas neuronas se integren el sistema nervioso.

Imagen obtenida con el microscopio confocal de un corte transversal de la medula espinal donde se realizó la técnica de inmunohistoquimica. En verde se observan células progenitoras del canal central y en rojo los núcleos celulares. Departamento de Neurofisiología Celular y Molecular del IIBCE.

Imagen obtenida con el microscopio confocal de un corte transversal de la medula espinal donde se realizó la técnica de inmunohistoquimica. En verde se observan células progenitoras del canal central y en rojo los núcleos celulares. Departamento de Neurofisiología Celular y Molecular del IIBCE.

Investigación básica orientada al futuro

La regeneración neuronal es un tema de suma importancia en investigación biomédica y con una potencialidad terapéutica enorme. En el IIBCE, desde un enfoque de investigación propio y original, aportamos conocimientos que pueden ser útiles para la generación de nuevas y mejores perspectivas de tratamiento para las personas afectadas por lesiones en el Sistema Nervioso Central. Conociendo mejor la biología de las células progenitoras en modelos animales que tienen la capacidad de regenerar el sistema nervioso y modelos que no lo regeneran, podríamos develar en un futuro las claves para reprogramar éstas células y de alguna manera, simular lo que ocurre en los organismos que sí regeneran.

En un país con un índice de accidentes de tránsito tan elevado como el nuestro, que es una de las mayores causas de este tipo de lesiones, es más que obvia la necesidad de apostar por la ciencia básica para resolver problemas que afectan la calidad de vida de gente que ha sufrido accidentes. En este sentido, el IIBCE desde hace años ha hecho un esfuerzo para investigar los mecanismos básicos de plasticidad neural luego de una lesión y formar nuevos investigadores.

La ecología de las células madre: El microambiente celular

Conversando sobre la posibilidad de que se generen nuevas neuronas en la médula, Russo recordó una investigación del grupo de Fred Gage, que demuestra la importancia del microambiente, el medio donde se generan nuevas células.

“Los progenitores de la médula no pueden generar neuronas en mamíferos. Aún no hemos podido encontrar esto y coincide con el trabajo de varios autores. Pero en EEUU se hizo un experimento muy elegante. Se extrajo una célula progenitora de la médula y se puso en el hipocampo. ¿Y qué ocurrió? Estas células comenzaron a generar neuronas. Las células progenitoras espinales, en otro ambiente, generaron neuronas. El microambiente modificó su actividad. Ahora sabemos que la incapacidad de generar neuronas en la médula no es una restricción intrínseca de la células, sino que es una condición del ambiente.”

*Raúl E. Russo es Investigador Jefe del Departamento de Neurofisiología Celular y Molecular del IIBCE.

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