TUBO NEURAL Y CRESTAS NEURALES
El tubo neural es una estructura presente en el embrión, del que se origina el sistema nervioso central. Tiene forma cilíndrica, y deriva de una región específica del ectodermo llamada placa neural, la que aparece al inicio de la tercera semana de la concepción por medio de un proceso llamado neurulación.
Inmediatamente sobre la notocorda, el ectodermo se engruesa para formar la placa neural. Los bordes de esta placa sobresalen, se pliegan y se unen por encima formando un largo tubo: el tubo neural.
Este tubo da lugar a la mayor parte del sistema nervioso, anteriormente se ensancha y se diferencia en el encéfalo y los nervios craneales; posteriormente forma la médula espinal y los nervios motores. La mayor parte del SNP deriva de las células de la cresta neural, que emigran antes de que el tubo neural se cierre. En la cresta neural se originan los nervios craneales, células de pigmento, cartílago y huesos de la mayor parte del cráneo, incluidas las mandíbulas, ganglios del SNA, médula de las glándulas adrenales.
Durante la organogénesis, o formación de órganos en el embrión, las crestas neurales, derivadas del ectodermo, se sitúan a los largo de toda la extensión del tubo neural. Sus células son pluripotenciales y van a dar lugar a tejido conjuntivo, cartílago, hueso, neuronas y glia del sistema nervioso periférico y médula adrenal, entre otros.
El primero en describir la cresta neural en 1868 fue el científico suizo Wilhelm His, gracias a sus estudios del desarrollo en embriones de pollo. His describe la cresta neural como una tira de células entre el ectodermo dorsal y el tubo neural1. His no acuña el término cresta neural sino que se refiere a estas células como “Zwischenrinne” (canalón; en medio de) y “Zwischenstrang” (cuerda; en medio de) por su ubicación respecto al tubo neural y la epidermis. El término actual con el que nos referimos a estas células –cresta neural- fue introducido por Marshall en 1879, en donde se da el cambio de “Zwischenrinne” y “Zwischenstrang” a cresta neural y borde de la cresta neural respectivamente3.
Las células de la cresta neural constituyen una población de células migratorias multipotentes que contribuyen a un amplio rango de derivados de los embriones de vertebrados, como neuronas y células de soporte del sistema nervioso periférico, melanocitos y células endocrinas, también contribuyen a la formación de gran parte de la estructura esquelética de la cabeza (huesos y cartílagos).
Aunque la cresta neural es una estructura discreta que comprende unas pocas células y existe transitoriamente en etapas tempranas del desarrollo embrionario de vertebrados comprende algunas de las cuestiones más relevantes en el desarrollo. Gracias a sus propiedades pluripotentes, estas células tienen un gran potencial de diferenciación: desde huesos, tendones, tejidos conectivo, adiposo y dermis hasta melanocitos, neuronas y células gliales y endocrinas. La cresta neural se forma de acuerdo a un gradiente rostro caudal a lo largo del eje del cuerpo y libera células de libre movimiento parecidas a las de la mesénquima que siguen rutas de migración definidas en tiempos precisos del desarrollo, alcanzando sitios embriónarios objetivo donde finalmente se establecen y diferencian1. Resulta tan importante su función que incluso ha llegado a ser nombrada como “la cuarta capa germinal”2.
La cresta neural se deriva del ectodermo y se forma en la unión entre el ectodermo neural y el no neural, después de la inducción del sistema nervioso4, donde se unen la placa neural y la epidermis en la región más dorsal del tubo neural. Primero se da la localización del borde de la placa neural por medio BMPs. Factores paracrinos como BMPs, Wnts y FGFs inducen la transcripción de especificadores de la placa neural que evitan que en la región se forme el tubo neural o la epidermis. También se transcriben los especificadores de la cresta neural para especificar las células que se convertirán en la cresta neural.
A lo largo del embrión, se diferencian cuatro porciones de las crestas neurales: cresta neural cefálica, cresta neural cardiaca, cresta neural del tronco, y por último cresta neural sacral y vagal. Estas células van a migrar a diferentes zonas del embrión, dando lugar a diferentes estructuras según en qué zona estén.
Así, las células de la cresta neural cefálica formarán el mesénquima cráneo-facial, que en última instancia dará lugar al tejido conjuntivo, al cartílago y al hueso de la cara. Además, otra parte migra a la región de los arcos branquiales y dará lugar a las células del timo, a los odontoblastos y al cartílago de la mandíbula y del oído interno.
Por otro lado, las células de la cresta neural cardiaca darán lugar a los melanocitos, al tejido conjuntivo, cartílago, neuronal, tejidos muscular y conjuntivo de las grandes arterias, endotelio y vasos sanguíneos que discurren por los arcos branquiales, y al septo que separa la aorta y la arteria pulmonar.
En cuanto a las células de la cresta neural del tronco, un grupo migra dorso-lateralmente al somito, y dará lugar a melanocitos de la piel. Otras migran atravesando el somito por la región del esclerotomo: unas células se quedarán allí, y darán lugar a los ganglios raquídeos. Otras lo atravesarán, y formarán ganglios sinápticos, médula adrenal, células de Schwan y grupos nerviosos que rodean a la aorta. Por último, las crestas neurales sacral y vagal van a formar los ganglios parasimpáticos del intestino, a los que se deben los movimientos peristálticos.
Cresta neural craneal o cefalica
Produce la mesénquima craneofacial y los arcos faríngeos
Mesénquima craneofacial
Cartílagos y huesos del cráneo, neuronas, glía (soporte y protección de neuronas) y tejidos conectivos
Arcos faríngeos
Células del timo, odontoblastos del primordio de los dientes y huesos del oído medio y de la mandíbula.
• Cresta neural del tronco
Estas células pueden migrar por dos rutas diferentes, una temprana ventral o una tardía dorsolateral.
Ruta temprana de migración
Dirige las células ventrolateralmente hacia la mitad anterior de cada esclerotoma somítico (Esclerotoma: derivado de somitas, son bloques de células mesodermales que se diferencian en el cartílago de la espina) donde se forma el ganglio espinal (cada uno compuesto por tres células de la cresta neural). Los que siguen migrando de manera más ventral forman el ganglio simpático, la médula adrenal y las agregaciones de nervios que rodean la aorta.
Experimentos con mapas de destino muestran que éstas se diferencian en células sensoriales y simpáticas, células adrenomedulares y de Schwann.
En aves y mamíferos las células migran ventralmente por la sección interior de los esclerotomas.
Esta ruta es controlada por matrices extracelulares que guían la migración a través de la porción anterior del esclerotoma y por factores quimiotácticos. La matriz extracelular se compone de fibronectina, laminina, tenascina, varias moléculas de colágeno y proteoglicanos. La proteína Α4β1 integrina se une a proteínas de la matriz extracelular orientando las células mientras que la trombospondina, que es una molécula de la matriz extracelular, se encuentra en la parte anterior del esclerotoma promoviendo la migración de las células a la región anterior del somita.
Ruta tardía de migración
Se convierten en células sintetizadoras de pigmento (melanocitos), migrando hacia el ectodermo.
• Cresta neural vagal y sacral
Generan los ganglios parasimpáticos de las vísceras. La falla de la migración de estas células al colon resulta en la ausencia movimientos peristálticos en el intestino.
• Cresta neural cardiaca
Es una subregión de la cresta neural vagal y se extiende del primer al tercer somita. Se pueden desarrollar en melanocitos, neuronas, cartílago o tejido conectivo. Produce todo el tejido conectivo de la pared de las arterias.
Pluripotencia de las células de la Cresta Neural[editar]
Se ha demostrado que casi todas las células de la cresta neural son pluripotentes, su diferenciación final se determina por el ambiente al que migran.
Arcos faríngeos
• El primer arco faríngeo da lugar al martillo, yunque, mandíbula y maxila.
• El segundo arco faríngeo da lugar al estribo y al proceso estiloide.
• El tercer arco faríngeo da lugar al hueso hioideo.
• El cuarto y quinto arco faríngeo da lugar al cartílago tiroideo y cricoideo.2
Referencias
1.Le Douarin, N. (1983). The Neural Crest. Cambridge: Cambridge University Press.
2.Gilbert, S.F. (2010) Biología del Desarrollo, Novena Edición. Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc.
3.Topics in Animal and Plant Development: From Cell Differentiation to Morphogenesis, 2011: 55-74ISBN: 978-81-7895-506-3 Editor: Jesús Chimal-Monroy
4.Mayor, R. and Aybar, M. J. (2001). Induction and development of neural crest in Xenopus laevis. Cell Tissue Res. 305,203 -209