La mucosa olfatoria: una fuente permanente de neuronas

Eugenia Sacerdote de Lustig1, Alejandro D. Josiowicz1, 2

1 Departamento de Investigaciones del Instituto de Oncología Angel H. Roffo; 2 Servicio de Microscopía Electrónica, Departamento de Virología, INEI-ANLIS Dr. Carlos G. Malbrán, Buenos Aires

Resumen

Los resultados experimentales sobre trasplantes de células nerviosas embrionarias en el sistema nervioso central nos indican que estas células precursoras podrían ser utilizadas para sustituir células dañadas en las enfermedades neurodegenerativas. Sin embargo el uso de células provenientes de embriones humanos es todavía controvertido. Se necesitan fuentes alternativas, éticamente aceptables que permitan superar los problemas inherentes al uso de este tipo de tejido. Varias fuentes han sido propuestas como las células de la médula ósea, células del bulbo olfatorio y astrocitos. Aquí sugerimos la utilización de la célula precursora neuronal de la mucosa olfatoria, con características de células pluripotentes, para la terapia de reemplazo celular.

Palabras clave:células pluripotentes humanas, mucosa olfatoria

Abstract

Olfactory mucosa: a continuos source of neurons. Experimental transplantation of embryonic nervous cells in the central nervous system demonstrates that these precursor cells can be used to repair damaged cells in neurodegeneratives diseases. However, the use of cells from embryos is still controversial and alternative ethically accepted sources are needed to overcome the inherent problems. Several sources have been proposed such as bone marrow cells, olfactory bulb cells and astrocytes. We suggest the use of neuronal precursor cells from the nasal olfactory mucosa as an alternative source for transplantation therapy, since these peripheric cells exhibit stem cell characteristics.

Key words:human adult stem cells, olfactory mucosa

Dirección postal: Dra. Eugenia Sacerdote de Lustig. Departamento de Investigaciones, Instituto de Oncología Angel H. Roffo, Avda. San Martín 5481, 1417 Buenos Aires
Fax: (54-11) 4580-2811 e-mail: invroffo@fmed.uba.ar 

Recibido: 12-III-2001 Aceptado: 6-VII-2001

Es bien conocido que muchos tejidos como piel, intestino y médula ósea tienen la capacidad de renovarse continuamente y en particular luego de una lesión. A diferencia de estos tejidos, no se conocía hasta recientemente, que las células nerviosas tuvieran esta capacidad. El descubrimiento de la neurogénesis en cerebro adulto ha terminado con el dogma que sostenía la incapacidad de la neurona de regenerarse en la vida adulta. A partir de 1998, con el descubrimiento de Eriksson et al.1, quienes demostraron la generación de nuevas neuronas en cerebro de humano adulto se abrió la posibilidad de utilizar estas células capaces de multiplicarse para reemplazar tejido nervioso degenerado.
Estas células con capacidad mitótica presentan características de células totipotentes2, es decir, células de tipo indiferenciadas capaces de renovarse y diferenciarse en todos los tipos de células de un tejido3, 4. Se conocen principalmente dos localizaciones específicas para las células pluripotentes neuronales en el cerebro de mamífero adulto: la zona subgranular de la fascia dentada en el hipocampo y la zona subventricular del cerebro anterior que genera neuronas que migran al bulbo olfatorio5, 6.
Estas células pluripotentes son sensibles a varios estímulos. Por ejemplo, in vitro, el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) induce a estas células precursoras a diferenciarse en neuronas7. Si se tratan con la hormona triiodotironina (T3) las células se diferencian en glía8, mientras que el factor de crecimiento ciliar las induce a diferenciarse en astrocitos9.
El factor de crecimiento epidérmico (EGF) y el factor de crecimiento fibroblástico básico (b-FGF) permiten la expansión in-vitro de las células pluripotentes. Si posteriormente a la expansión, estas células son trasplan-tadas en cerebro adulto darán origen a neuronas maduras2.
In vivo estos mismos factores (EGF y b-FGF) estimulan la multiplicación de las células pluripotentes10. Otros factores como el estrés y la cortisona, en cambio, son inhibitorios de su crecimiento.
Podemos agregar que con el descubrimiento de las células pluripotentes del sistema nervioso central se abre la posibilidad de elevar el número y diferenciación de estas células totipotentes en elementos nerviosos específicos por medio de estimulación farmacológica o por medio de factores de crecimiento. Sin embargo, hasta ahora, no hay evidencia que estas células pluripotentes permanezcan en el sistema nervioso central en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer. Es por eso que el trasplante neuronal es una alternativa de sumo interés.
Son muchos los trabajos experimentales que demuestran que las células nerviosas embrionarias implantadas en el sistema nervioso central de animales, tienen la capacidad de sobrevivir, diferenciarse e integrarse en el cerebro hospedador. También se demostró que las células implantadas atenúan las alteraciones cognitivas y motoras en estos animales lesionados. A partir de estos resultados el trasplante neuronal adquiere nueva dimensión terapéutica.
Hasta ahora, se ha propuesto y utilizado principalmente tejido embrionario, proveniente de fetos humanos y en otros casos tejido proveniente de animales como el cerdo11. Pero dichas fuentes de embriones presentan discutidos problemas éticos. La escasez de tejido embrionario a disposición, la estandarización del tejido y el rechazo son otras limitaciones para el desarrollo de la terapia de trasplante neuronal.
Las dificultades señaladas limitan el progreso rápido del trasplante de tejido nervioso humano, a pesar que ya se ha utilizado el tejido embrionario en enfermos de Parkinson12. Estas limitaciones podrían ser superadas por la utilización de una fuente accesible, inmunoló-gicamente compatible y éticamente aceptable.
Una fuente posible de origen extra nervioso son las células de médula ósea que pueden diferenciarse en varios tipos de células, aún nerviosas, y que inyectadas por vía sanguínea o peritoneal llegan al cerebro donde expresan antígenos neuronales12. Recientemente se demostró in vitro13 que los astrocitos de la zona subepen-dimal de ratones adultos conservan su capacidad multipotencial en presencia de factores de crecimiento específicos.
Otra fuente más específica de células pluripotentes, es la del bulbo olfatorio. Estas células fueron obtenidas y cultivadas de pacientes adultos luego de intervenciones quirúrgicas y se ha propuesto utilizar esta fuente de células pluripotentes para trasplantes en enfermedades neurodegenerativas14.
Consideramos que otra fuente, podría ser la célula pluripotente neuronal de la mucosa olfatoria, con las ventajas de su muy fácil acceso y con la posibilidad de utilizarla en autotrasplantes y que además se diferencia respecto de la médula ósea, al originar normalmente neuronas.
Estas células totipotentes en la mucosa olfatoria, las cuales mantienen neurogénesis continua durante toda la vida15, 16, significan una fuente permanente de neuronas inmaduras que podrían, en un futuro, ser aptas para la terapia de reemplazo celular en enfermedades neurodegenerativas.
La mucosa olfatoria es una región especializada de la cavidad nasal. Histológicamente (Fig. 1) se presenta como un epitelio cilíndrico pseudoestratificado que contiene diferentes tipos de células, entre ellos, la neurona sensorial en diferentes estados de diferenciación, la célula basal y la célula sustentacular (esta última con características de célula glial). Los cuerpos celulares de las neuronas maduras se encuentran en diferentes niveles en la capa epitelial y proyectan sus axones directamente al sistema nervioso central, haciendo sinapsis con las células del bulbo olfatorio. Las neuronas olfatorias maduras expresan la proteína marcadora olfatoria (OMP) que permite su identificación en el epitelio olfatorio17. Tanto las neuronas olfatorias maduras como las inmaduras expresan b-tubulina específica de neurona y la molécula de adhesión neuronal (NCAM)18. En el epitelio, las células basales se encuentran en continua división y su progenie originaría las neuronas dentro de la cavidad nasal. Estas células que se dividen continuamente son consideradas células pluripotentes.
Las células pluripotentes se dividen asimétricamente originando otra célula pluripotente y una célula precursora neuronal. Mientras que la célula pluripotente permanece cerca de la membrana basal, la célula precursora se divide varias veces y da origen a muchas neuronas inmaduras que migran de la membrana basal a medida que se diferencian19. La maduración final ocurre cuando el axón de la neurona olfatoria hace sinapsis en el bulbo olfatorio y sus dendritas alcanzan la superficie de la mucosa olfatoria.
En la población de células basales se han identificado dos tipos de células, las células basales globosas y las células basales horizontales. Estas células pueden distinguirse inmunohistoquímicamente por la presencia de citoqueratina en las células basles horizontales y ausencia en las globosas. Además las células basales globosas son las únicas que expresan la proteína marcadora de la célula basal (GBC1)20. Si bien muchos estudios indican que la célula que origina a la neurona olfatoria se encuentra en la población de las células basales, aún está en discusión si es la célula basal globosa o la célula basal horizontal la célula precursora de la neurona olfatoria.
Experimentalmente, la neurogénesis en la mucosa olfatoria puede ser estimulada al degenerarse masivamente la neurona olfatoria, esto se logra cortando el nervio olfatorio o removiendo el bulbo olfatorio. De esta manera, se produce un incremento exponencial en la mitosis de las células basales seguido por la restitución de las neuronas sensoriales. Así mismo, se puede provocar un efecto similar con una lesión química (sulfato de zinc y bromuro de metilo). Parece ser que el epitelio olfatorio se encuentra en un equilibrio dinámico entre la multiplicación de las células basales, la diferenciación y la apoptosis neuronal21, 22.
Son muchos los factores que estimularían la neuro-génesis en sistema nervioso adulto. En la mucosa olfatoria los factores actúan de manera secuencial según el estado de diferenciación y localización de la célula en la mucosa. Además, los factores pueden actuar de manera autócrina o parácrina como es el caso del b-FGF. Estos efectos fueron demostrados por Ensoli et al.23 cuando observaron en un cultivo de la mucosa olfatoria la liberación del b-FGF y además este mismo factor agregado al medio de cultivo estimula la proliferación de las células cultivadas. Por lo tanto, este factor tiene acción sobre las células totipotentes del sistema nervioso central como así también sobre las células precursoras de la neurona olfatoria, estimulando in vitro, la proliferación de las células basales globosas24. Otros factores de acción conocida son el EGF y el factor de crecimieno transformante alfa (TGF-a) que estimulan la proliferación de las células basales horizontales en cultivo de epitelio olfatorio embrionario25.
El TGF-b2 induce a las células basales globosas a expresar marcadores neuronales como es el N-CAM, iniciando la diferenciación a neurona26.
Cuando la neurona olfatoria desarrolla su dendrita alcanzando el lumen de la cavidad nasal, toma contacto con el mucus que contiene dopamina y factor de crecimiento insulínico (IGF). Ambos factores tienen acciones sobre la neurona olfatoria. La dopamina promueve la diferenciación de la neurona olfatoria27, y el IGF incre-menta el número de células proliferantes en el epitelio28.
Valdría la pena probar la acción de las células olfatorias en un modelo transgénico recientemente desarrollado en ratones, con déficit en el sistema colinérgico y el comportamiento29, que presentan características histopatológicas muy parecidas a la enfermedad de Alzheimer.
La célula olfatoria capaz de multiplicarse también podría ser de utilidad para sustituir zonas dañadas de otros tejidos como la retina, donde Nishida et al.30 ya lo han intentado con células pluripotentes del hipocampo.
Cabe destacar, que ya se ha utilizado a la mucosa olfatoria como fuente de células gliales para reparar lesiones de la médula espinal31.

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