medigraphic.com
ISSN 0185-3325 (Impreso)
Órgano Oficial del Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz

2007, Número 3

<< Anterior Siguiente >>

Salud Mental 2007; 30 (3)


Formación de neuronas nuevas en el hipocampo adulto: neurogénesis

Ramírez-Rodriguez G, Benítez-King G, Kempermann G

Idioma: Español
Referencias bibliográficas: 51
Paginas: 12-19
Archivo PDF: 95.28 Kb.


RESUMEN

El hallazgo de la formación de neuronas nuevas revolucionó el concepto de que el cerebro era el único órgano incapaz de regenerarse y, por lo tanto, que era estático. Este concepto implica que el cerebro es un órgano plástico que responde a diversos factores, los cuales pueden influir positiva o negativamente en la formación de neuronas nuevas, las cuales a su vez pueden generar un efecto benéfico para el cerebro. Desde 1966 se encontraron evidencias que apoyaban la formación de neuronas nuevas en el cerebro. Veinte años después, los estudios continuaron para confirmar esos primeros hallazgos. Desde entonces se sabe que existen dos regiones en el cerebro adulto donde se lleva a cabo la formación de neuronas nuevas: el bulbo olfatorio y el hipocampo. Estas neuronas nuevas derivan de las células pluripotenciales residentes en la zona subventricular de los ventrículos laterales y en la zona subgranular del giro dentado, respectivamente. Estas dos regiones del cerebro presentan características importantes que permiten que se lleve a cabo el proceso de formación de neuronas nuevas llamado neurogénesis. La neurogénesis es un proceso complejo que involucra diversas etapas, como la proliferación de las células pluripotenciales, la migración, la diferenciación, la sobrevivencia de las neuronas nuevas, así como la integración de éstas en los circuitos neuronales existentes. Los cambios morfológicos de las células que participan en el proceso de la neurogénesis han permitido identificar diversas características dependiendo de los marcadores proteicos expresados temporalmente. Estos marcadores pueden ser proteínas estructurales como los componentes del citoesqueleto (microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios), proteínas asociadas a dichos componentes o factores de transcripción.
Las células pluripotenciales presentan características de la glía radial, que expresan el marcador conocido como proteína fibrilar acídica de la glía (GFAP, por sus siglas en inglés), así como el marcador para células no diferenciadas que es la nestina. Los diferentes estadios de desarrollo de las células durante el proceso de formación de neuronas nuevas han sido caracterizados en ambas regiones que presentan neurogénesis constitutiva. En la zona subgranular del giro dentado, las células pluripotenciales expresan nestina, la proteína de unión a lípidos del cerebro (BLBP, en inglés) y GFAP. Esta población celular se caracteriza por tener una baja tasa de división celular. Una vez que estas células se dividen, dan lugar a una población que se amplifica rápidamente, de la cual se generan por división simétrica las células progenitoras de tipo 2 y 3.
Las células progenitoras tipo 2a y 2b presentan procesos neuríticos cortos paralelos a la zona granular del giro dentado; en cambio, las de tipo 3 presentan procesos largos integrados en la capa granular. Durante esta etapa se inician los eventos de migración y de diferenciación temprana, y las células expresan la proteína asociada a microtúbulos doblecortina, el factor de transcripción “Prox1” y la proteína nuclear neuronal específica “NeuN”. Una vez que las células salen del ciclo celular, se generan las neuronas inmaduras caracterizadas por procesos dendríticos largos que cruzan la capa granular del giro dentado. Estas neuronas inmaduras van a diferenciarse en su totalidad para integrarse en los circuitos neuronales. En este estadio final, las nuevas neuronas expresan marcadores específicos, como la proteína de unión a calcio llamada calbindina, así como propiedades electrofisiológicas similares a las neuronas viejas.
La formación de neuronas nuevas está modulada finamente para evitar una alteración de los circuitos neuronales. El nicho es uno de los factores que intervienen en la regulación de la neurogénesis. Está constituido por las células pluripotenciales, los astrocitos y las células endoteliales. Los tres componentes del nicho trabajan en sincronía: 1. para mantener la población de células pluripotenciales; 2. los astrocitos modulan la proliferación de las células pluripotenciales y de las células que amplifican rápidamente, así como la migración de estas células a través de la acción de diversos factores secretados por los astrocitos, y 3. para mantener la población de astrocitos y de células endoteliales.
Otros factores involucrados en la formación de neuronas nuevas son los neurotransmisores (GABA, glutamato, serotonina, dopamina), las hormonas (la prolactina y la hormona de crecimiento), los factores de crecimiento (factor de crecimiento de fibroblastos, siglas en inglés: FGF; factor de crecimiento epidermal, siglas en inglés: EGF), las neurotrofinas (factor derivado de cerebro, siglas en inglés: BDNF); neurotrofina 3, siglas en inglés: NT3). Se ha demostrado que hay factores sociales que también pueden modular el proceso de la neurogénesis, como la actividad física, el ambiente enriquecido y la interacción social.
Aun cuando la formación de neuronas nuevas es influida positivamente por los factores antes mencionados, este proceso puede ser modulado de forma negativa por factores como el estrés psicológico. Este disminuye la formación de neuronas nuevas, o bien en las enfermedades psiquiátricas tales como la depresión, suceso que es revertido con el uso de fármacos antidepresivos. Recientemente, se describió que la falta de sueño afecta negativamente la formación de neuronas nuevas. Efecto similar surten las drogas de abuso. Además, existe información sobre lo que sucede en las enfermedades neurodegenerativas en relación con la formación de nuevas neuronas.
En esta revisión se mencionan los diferentes aspectos del proceso de formación de neuronas nuevas, así como los factores que lo modulan de forma positiva o negativa. Asimismo, revisaremos algunas evidencias en que se ha reportado que la neurogénesis disminuye en la depresión y en las enfermedades neurodegenerativas. Finalmente se hace una breve mención de la posible función de estas nuevas neuronas en el hipocampo y su relación con los procesos de aprendizaje y memoria.


REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)

  1. AIMONE JB, WILES J, GAGE FH: Potential role for adult neurogenesis in the encoding of time in new memories. Nat Neurosci, 9(6):723-7, 2006.

  2. ALTMAN J, DAS GD: Autoradiographic and histological studies of postnatal neurogenesis. I. A longitudinal investigation of the kinetics, migration and transformation of cells incorporating tritiated thymidine in neonate rats, with special reference to postnatal neurogenesis in some brain regions. J Comp Neurol, 126(3):337-89, 1966.

  3. ALVAREZ-BUYLLA A, LIM DA: For the long run: maintaining germinal niches in the adult brain. Neuron, 41(5):683-6, 2004.

  4. AMOUREUX MC, CUNNINGHAM BA, EDELMAN GM, CROSSIN KL: N-CAM binding inhibits the proliferation of hippocampal progenitor cells and promotes their differentiation to a neuronal phenotype. J Neurosci, 20(10):3631-40, 2000.

  5. BAI F, BERGERON M, NELSON DL: Chronic AMPA receptor potentiator (LY451646) treatment increases cell proliferation in adult rat hippocampus. Neuropharmacology, 44(8):1013-21, 2003.

  6. BOEKHOORN K, JOELS M, LUCASSEN PJ: Increased proliferation reflects glial and vascular-associated changes, but not neurogenesis in the presenile Alzheimer hippocampus. Neurobiol Dis, 24(1):1-14, 2006.

  7. BOLTEUS AJ, BORDEY A: GABA release and uptake regulate neuronal precursor migration in the postnatal subventricular zone. J Neurosci, 24(35):7623-31, 2004.

  8. BORDEY A: Adult neurogenesis: basic concepts of signaling. Cell Cycle, 5(7):722-8, 2006.

  9. BORTA A, HOGLINGER GU: Dopamine and adult neurogenesis. J Neurochem, |100:587-595, 2006.

  10. BRINTON RD, WANG JM: Therapeutic potential of neurogenesis for prevention and recovery from Alzheimer’s disease: allopregnanolone as a proof of concept neurogenic agent. Curr Alzheimer Res, 3(3):185-90, 2006.

  11. COROTTO FS, HENEGAR JA, MARUNIAK JA: Neurogenesis persists in the subependymal layer of the adult mouse brain. Neurosci Lett, 149(2):111-4, 1993.

  12. ENCINAS JM, VAAHTOKARI A, ENIKOLOPOV G: Fluoxetine targets early progenitor cells in the adult brain. Proc Natl Acad Sci USA, 103(21):8233-8, 2006.

  13. ERIKSSON PS, PERFILIEVA E, BJORK-ERIKSSON T, ALBORN AM y cols.: Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat Med, 4(11):1313-7, 1998.

  14. ERNST C, OLSON AK, PINEL JP, LAM RW, CHRISTIE BR: Antidepressant effects of exercise: evidence for an adultneurogenesis hypothesis? J Psychiatry Neurosci, 31(2):84-92, 2006.

  15. GARCIA-VERDUGO JM, DOETSCH F, WICHTERLE H, LIM DA, ALVAREZ-BUYLLA A: Architecture and cell types of the adult subventricular zone: in search of the stem cells. J Neurobiol, 36(2):234-48, 1998.

  16. GERAERTS M, KRYLYCHKINA O, BAEKELANDT V, DEBYSER Z: Therapeutic strategies for Parkinson’s disease based on the modulation of adult neurogenesis. Stem Cells, 25:263-270, 2006.

  17. GOULD E, CAMERON HA, DANIELS DC, WOOLLEY CS, MCEWEN BS: Adrenal hormones suppress cell division in the adult rat dentate gyrus. J Neurosci, 12(9):3642-50, 1992.

  18. HOLMBERG J, ARMULIK A, SENTI KA, EDOFF K y cols.: Ephrin-A2 reverse signaling negatively regulates neural progenitor proliferation and neurogenesis. Genes Dev, 19(4):462-71, 2005.

  19. JIN K, XIE L, MAO XO, GREENBERG DA: Alzheimer’s disease drugs promote neurogenesis. Brain Res, 1085(1):183-8, 2006.

  20. KEMPERMANN G, JESSBERGER S, STEINER B, KRONENBERG G: Milestones of neuronal development in the adult hippocampus. Trends Neurosci, 27(8):447-52, 2004.

  21. KEMPERMANN G, KUHN HG, GAGE FH: More hippocampal neurons in adult mice living in an enriched environment. Nature, 386(6624):493-5, 1997.

  22. LAI K, KASPAR BK, GAGE FH, SCHAFFER DV: Sonic hedgehog regulates adult neural progenitor proliferation in vitro and in vivo. Nat Neurosci, 6(1):21-7, 2003.

  23. LAZAROV O, ROBINSON J, TANG YP, HAIRSTON IS y cols.: Environmental enrichment reduces Abeta levels and amyloid deposition in transgenic mice. Cell, 120(5):701-13, 2005.

  24. LICHTENWALNER RJ, FORBES ME, SONNTAG WE, RIDDLE DR: Adult-onset deficiency in growth hormone and insulin-like growth factor-I decreases survival of dentate granule neurons: insights into the regulation of adult hippocampal neurogenesis. J Neurosci Res, 83(2):199-210, 2006.

  25. IE DC, COLAMARINO SA, SONG HJ, DESIRE L, MIRA H y cols.: Wnt signalling regulates adult hippocampal neurogenesis. Nature, 437(7063):1370-5, 2005.

  26. LIM DA, TRAMONTIN AD, TREVEJO JM, HERRERA DG y cols.: Noggin antagonizes BMP signaling to create a niche for adult neurogenesis. Neuron, 28(3):713-26, 2000.

  27. LIU YML: The adult neural stem and progenitor cell niche is altered in amyotrophic lateral sclerosis mouse brain. J Comp Neurol, 497(3):468-488, 2006.

  28. LLEDO PM, ALONSO M, GRUBB MS: Adult neurogenesis and functional plasticity in neuronal circuits. Nat Rev Neurosci, 7(3):179-93, 2006.

  29. MALBERG JE, EISCH AJ, NESTLER EJ, DUMAN RS: Chronic antidepressant treatment increases neurogenesis in adult rat hippocampus. J Neurosci, 20(24):9104-10, 2000.

  30. MIRESCU C, GOULD E: Stress and adult neurogenesis. Hippocampus, 16(3)233-8, 2006

  31. MIRESCU C, PETERS JD, GOULD E. Early life experience alters response of adult neurogenesis to stress. Nat Neurosci, 7(8):841-6, 2004.

  32. MIRESCU C, PETERS JD, NOIMAN L, GOULD E: From the Cover: Sleep deprivation inhibits adult neurogenesis in the hippocampus by elevating glucocorticoids. Proc Natl Acad Sci USA, 103(12):19170-19175, 2006.

  33. MISIUTA IE, SAPORTA S, SANBERG PR, ZIGOVA T, WILLING AE: Influence of retinoic acid and lithium on proliferation and dopaminergic potential of human NT2 cells. J Neurosci Res, 83(4):668-79, 2006.

  34. NIXON K: Alcohol and adult neurogenesis: roles in neurodegeneration and recovery in chronic alcoholism. Hippocampus, 16(3):287-95, 2006.

  35. PALMER TD, WILLHOITE AR, GAGE FH: Vascular niche for adult hippocampal neurogenesis. J Comp Neurol, 425(4):479-94, 2000.

  36. RAKIC P: Adult neurogenesis in mammals: an identity crisis. J Neurosci, 22(3):614-8, 2002.

  37. RAMIREZ-AMAYA V, MARRONE DF, GAGE FH, WORLEY PF, BARNES CA: Integration of new neurons into functional neural networks. J Neurosci, 26(47):12237-41, 2006.

  38. SANAI N, TRAMONTIN AD, QUINONES-HINOJOSA A, BARBARO NM y cols.: Unique astrocyte ribbon in adult human brain contains neural stem cells but lacks chain migration. Nature, 427(6976):740-4, 2004.

  39. SANTARELLI L, SAXE M, GROSS C, SURGET A y cols.: Requirement of hippocampal neurogenesis for the behavioral effects of antidepressants. Science, 301(5634):805-9, 2003.

  40. SHINGO T, GREGG C, ENWERE E, FUJIKAWA H y cols.: Pregnancy-stimulated neurogenesis in the adult female forebrain mediated by prolactin. Science, 299(5603):117-20, 2003.

  41. SNYDER JS, HONG NS, MCDONALD RJ, WOJTOWICZ JM: A role for adult neurogenesis in spatial long-term memory. Neuroscience, 130(4):843-52, 2005.

  42. SONG H, STEVENS CF, GAGE FH: Astroglia induce neurogenesis from adult neural stem cells. Nature, 417(6884):39-44, 2002.

  43. TRANAHAN AM, KHALIL D, GOULD E. Social isolation delays the positive effects of running on adult neurogenesis. Nat Neurosci, 9(4):526-33, 2006.

  44. TOZUKA Y, FUKUDA S, NAMBA T, SEKI T, HISATSUNE T: GABAergic excitation promotes neuronal differentiation in adult hippocampal progenitor cells. Neuron, 47(6):803-15, 2005.

  45. VAN PRAAG H, KEMPERMANN G, GAGE FH: Running increases cell proliferation and neurogenesis in the adult mouse dentate gyrus. Nat Neurosci, 2(3):266-70, 1999.

  46. VAN PRAAG H, SCHINDER AF, CHRISTIE BR, TONI N y cols.: Functional neurogenesis in the adult hippocampus. Nature, 415(6875):1030-4, 2002.

  47. WARNER-SCHMIDT JL, DUMAN RS: Hippocampal neurogenesis: opposing effects of stress and antidepressant treatment. Hippocampus, 16(3):239-49, 2006.

  48. OLF SA KG, LEHMANN K, BLANKENSHIP A, OVERALL R y cols.: Cognitive and Physical Activity Differently Modulate Disease Progression in the Amyloid Precursor Protein (APP)-2 Model of Alzheimer´s Disease. Biol Psychiatry, 60:1314-1324, 2006.

  49. WONG EY, HERBERT J: Raised circulating corticosterone inhibits neuronal differentiation of progenitor cells in the adult hippocampus. Neuroscience, 137(1):83-92, 2006.

  50. WURMSER AE, NAKASHIMA K, SUMMERS RG, TONI N y cols.: Cell fusion-independent differentiation of neural stem cells to the endothelial lineage. Nature, 430(6997):350-6, 2004.

  51. YOSHIMIZU T, CHAKI S: Increased cell proliferation in the adult mouse hippocampus following chronic administration of group II metabotropic glutamate receptor antagonist, MGS0039. Biochem Biophys Res Commun, 315(2):493-6, 2004.




2020     |     www.medigraphic.com