Hoy aprenderemos cómo el cerebro se repara a sí mismo. 🙂
A partir de los análisis del cerebro humano y de los estudios de organismos modelo como roedores y pájaros, sabemos que la neurogénesis en el adulto persiste durante toda la vida del organismo y es esencial para mantener la estructura y la función del cerebro.
En la TED Lesson que me gustaría aprender hoy, las células madre son uno de los focos más importantes. Antes de seguir os aprendamos más conocimiento sobre qué son las células madre:
En el cerebro del mamífero adulto, se generan nuevas neuronas a partir de las auto renovadoras células madre que se localizan principalmente en la zona subventricular de los ventrículos laterales y en la zona subgranular del giro dentado del hipocampo.
Las células madre neurales localizadas en las regiones neurogénicas pueden dividirse asimétricamente generando y célula madre hija y una célula que amplifica el tránsito (un tipo de célula que expande el pool de progenitores neurales a medida que se necesita).
Las células amplificadoras del tránsito se diferencian en neuroblastos, que viajan fuera del nicho neurogénico hacia el bulbo olfativo o la capa de células granuladas del hipocampo. A parte de ser progenitores neurales, las células madre neurales también hacen crecer un pequeño número células gliales (astrocitos y oligodendrocitos).
Es interesante ver, cómo las células madre neurales comparten muchas características con los astrocitos del cerebro, incluyendo la morfología y la firma molecular. En el contexto de una herida cerebral aguda, los astrocitos han adquirido capacidades neurogénicas similares a la de las células madre. Ambos tipos de células extienden sus procesos para establecer contacto con las venas del cerebro (otro componente importante del nicho neurogénico que provee de un torrente de nutrientes y de factores de crecimiento que ayudan a regular el proceso neurogénico).
La zona subventricular está separada de los ventrículos laterales y llena de fluido cerebroespinal (CSF) o cefaloraquídeo por una capa de células ependimales. Esta frontera, es parcialmente permeable por las células madre, que se intermponen entre las células ependimales para establecer contacto con el fluido cerebroespenial. Esta complejidad del nicho neurogénico sería una de las razones por la que las células madre neurales y la producción neural tan sólo persiste en ciertas áreas del cerebro.
A parte de la zona subventricular y de la zona subgranular, existe una tercera área de actividad neurogénica, el estriado del postencéfalo (striatum), que se ha identificado recientemente y que parece ser específico al cerebro humano.
La neurogénesis del striatum también se ha podido observar en ratones pero solamente después de alguna lesión cerebral como puede ser un ictus.
En los humanos la producción neuronal en el striatum parece ser parte de la homeoestasis normal del cerebro y el proceso se ve específicamente interrumpido en pacientes que sufren la enfermedad de Huntington (una condición genética hereditaria que resulta en una neurodegeneración progresiva). Si el striatum contine solamente células madre neurales u otro tipo de células con habilidades neurogénicas aún no está claro.
Similarmente al cerebro, la mayoría de los tejidos adultos contienen este tipo raro y de proliferación lenta de células madre. En los tejidos que se auto renuevan como el encéfalo adulto y la piel, las células progenitoras están en constante producción, mientras que otros tejidos las células madre tan solo se activan en respuesta a una enfermedad o lesión.
Normalmente, la activación de células madre que se dispara por lesión inicia la reparación del tejido o minimiza los daños. En algunos casos, las células madre locales que se movilizan en respuesta a una lesión se pueden corromper pasando del proceso de cura a la formación de tumores, como ocurre en algunos casos de cáncer de piel. Entender los mecanismos moleculares que gobiernan las funciones específicas de las células madre puede ayudar a los científic@s a influir en el resultado de la respuesta de las células madre del adulto a la enfermedad y a la lesión para así promover la cura y regeneración.
¿Puede Tu Cerebro Repararse Solo?
Después de esta detallada y técnica introducción esta es la TED Lesson dónde, de la mano de Ralista Petrova, de modo ameno y animado podremos aprender todo el proceso de autoreparación del cerebro
El Cerebro Podría Reparse Solo, Con Ayuda
Desde el tratamiento de ictus hasta el de traumas de accidentes de cohce, la neurocirujana Jocelyne Bloch conoce la incapacidad del cerebro de reprarse a sí mismo de modo perfecto. Pero ahora, sugiere, ella y sus colegas han encontrado la clave de la reparación neuronal las doublecortin – positive cells. Son células similares a las células madre, son extremadamente adaptables y, cuando se extraen del cerebro, y luego se reinyectan en un área lesionada del mismo cerebro pueden ayudar a la repacración y a la reconstrucción. De modo que, según Bloch, «con un poco de ayuda el cerebro podría ser capaz de repararse solo«.
Esta es la transcripción de la charla de Jocelyn:
Soy neurocirujana. Como la mayoría de mis colegas, tengo que tratar cada día con tragedias humanas. Me doy cuenta cómo puede cambiar la vida de un segundo a otro, después de un grave derrame cerebral o un accidente automovilístico. Y lo que es muy frustrante para los neurocirujanos es ver que, a diferencia de otros órganos del cuerpo, el cerebro apenas tiene capacidad para la autoreparación. Después de un grave accidente del sistema nervioso central, los pacientes a menudo se quedan severamente discapacitadas. Y esa es la razón posiblemente por la que decidí ser neurocirujana funcional.
¿Qué es una neurocirujana funcional? Es un médico que intenta mejorar la función neurológica por medio de diferentes estrategias quirúrgicas. Seguramente habrán oído hablar de una de las más famosas conocida como estimulación cerebral profunda. Cuando implantamos un electrón en lo más profundo del cerebro para modular el circuito de las neuronas y así mejorar una función neurológica. Es realmente una tecnología increíble que ha mejorado el futuro de los pacientes con la enfermedad de Párkinson, con fuertes temblores y dolores. Sin embargo, la neuromodelización no significa reparar las neuronas. Y el sueño de la neurocirugía funcional es reparar el cerebro. Creo que ahora estamos acercándonos a este sueño.
Y me gustaría mostrarles que estamos muy cerca. Y que con un poco de ayuda, el cerebro podrá autorepararse.
La historia comenzó hace 15 años, cuando era jefa de residentes y trabajaba noche y día en la salas de urgencias. A menudo tenía que cuidar de pacientes con trauma craneal. Cuando un paciente viene con un trauma grave se tienen que imaginar que el cerebro está inflamado, lo que aumenta la presión intracraneal. Para poder salvar esas vidas hay que disminuir la presión intracraneal. Y para hacerlo, a veces, hay que quitar una parte del cerebro inflamado. En vez de tirar esas partes de cerebro inflamado, decidí, junto con mi colega, François Brunet, un biólogo, estudiarlas.
¿Qué quiero decir? Queríamos reproducir células de ese tejido. No es una tarea sencilla. Reproducir células de una parte del tejido es un poco parecido a criar niños muy pequeños lejos de su familia. Así que debíamos buscar los nutrientes adecuados, el calor, la humedad, y todos esos ambientes adecuados para que pudiesen prosperar. Así que eso fue exactamente lo que hicimos con esas células. Y después de muchos intentos, Jean-Francois lo consiguió. Y esto fue lo que vio en el microscopio.
Una gran sorpresa para nosotros. ¿Por qué? Porque se parecía exactamente al cultivo de una célula madre. Con grandes células verdes, rodeadas de pequeñas células inmaduras. Puede que recuerden de las clases de biología que las células madre son células inmaduras que pueden transformarse en cualquier tipo de célula en el cuerpo. El cerebro de un adulto tiene células madre, pero son muy raras, y se encuentran en pequeños y profundos nichos en las profundidades del cerebro. Por eso, fue sorprendente conseguir este tipo de células madres de la parte superficial de un cerebro inflamado de la mesa de operaciones.
Y observamos otra cosa curiosa. Las células madre son muy activas. Se dividen de forma continua muy rápidamente y nunca mueren: son inmortales Pero estas células se comportan de manera diferente. Se dividen muy despacio y después de unas semanas de cultivo incluso mueren. Así que estábamos delante de una nueva población de células que se parecían a las células madre, pero que se comportaban diferente.
Y nos llevó mucho tiempo, entender de dónde venían. Provienen de estas células. Estas células rojas y azules son células corticales positivas de doble cociente. Todos las tenemos en el cerebro. Estas células representan el 4 % de las células corticales del cerebro. Juegan un papel muy importante durante las etapas de desarrollo. Cuando Uds. eran fetos éstas contribuyeron a formar sus cerebros. ¿Pero por qué siguen en la cabeza? No lo sabemos. Creemos que pueden participar en la reparación cerebral, porque las encontramos en grandes proporciones en las lesiones cerebrales. Pero no es seguro. Aunque una cosa es clara, que de esas células provienen nuestras células madres. Estábamos enfrente de un potencial nuevo origen de células para reparar el cerebro. Y teníamos que probarlo.
Para hacerlo, decidimos diseñar un paradigma experimental. La idea era hacer la biopsia de una parte del cerebro en una área no elocuente del cerebro, y después cultivar las células, exactamente como Jean-François hizo en su laboratorio, etiquetarlas y colorearlas para poder seguirlas en el cerebro. Y en un último paso reimplantarlas en la misma persona. Lo denominamos «implantes autotrasplantados,» autoimplantes.
La primera pregunta que nos hicimos fue ¿qué pasará si reimplantamos estas células en un cerebro normal? Y ¿qué pasará si reimplantamos las mismas células en un cerebro lesionado? Gracias a la ayuda del profesor Eric Rouiller, trabajamos con monos.
Por tanto, en el primer escenario, reimplantamos las células en un cerebro normal y vimos que desaparecieron por completo a las pocas semanas, como si las extrajeran del cerebro y volvieran a casa. El espacio está ya muy ocupado no hay necesidad de que estén allí, y por tanto desaparecen.
En el segundo escenario, reproducimos una lesión, donde implantamos exactamente el mismo tipo de células, pero esta vez, las células permanecieron y se transformaron en neuronas maduras. Esta es la imagen que observamos bajo el telescopio. Estas son las células que reimplantamos. Y la prueba, estos pequeños puntitos que cargan, las células que denominamos «in vitro,» cuando las cultivamos.
Desde luego, no podíamos detenernos aquí. ¿Ayudarían estas células a que un mono se recuperara tras una lesión? Así que adiestramos a monos para realizar una tarea con destreza con las manos. Tenían que retirar piezas de comida de una bandeja, ¡Y para eso eran muy buenos! Y cuando habían alcanzado el nivel máximo de ejecución, les lesionamos la corteza motora que corresponde al movimiento de las manos. Por tanto los monos eran plégicos, ya no podían mover más la mano. Y exactamente al igual que sucede con los humanos se recuperaron hasta cierto punto de manera espontánea. Exactamente cómo sucede tras un derrame cerebral. Los placientes son totalmente plégicos, y después gracias un mecanismo de plasticidad en el cerebro se intentan recuperar y se recuperan hasta cierto punto, al igual que los monos.
Asi que cuando estábamos seguros que los monos alcanzarían este nivel de recuperación espontánea, les implantamos sus propias células. En el lado izquierdo, el mono se ha recuperado espontáneamente. Aquí está al 40 al 50 % de su comportamiento previo, antes de la lesión. No es tan preciso, ni tan rápido. Y miren ahora, cuando les reimplantamos las células. El mismo individuo dos meses después del reimplante.
(Aplausos)
Les aseguro que para nosotros fueron unos resultados increíbles Desde entonces, hemos aprendido mucho más de estas células. Sabemos que es posible cultivarlas y conservarlas para usarlas después. Sabemos que podemos aplicarlas en otros modelos neuropatológicos como la enfermedad del Párkinson, por ejemplo, Pero nuestro sueño es todavía implantarlas en las personas. Y, de verdad, espero que podré enseñarles muy pronto, que el cerebro humano nos ofrece las herramientas para autocurarse.
Gracias.
(Aplausos)
(Bruno Giussani) Gracias por venir a TED. Jocelyne, ¡esto es increíble! Estoy seguro de que ahora mismo hay miles personas en la audiencia incluso, una mayoría, quienes estén pensando, «Conozco alguien que podría usar esto.» Yo lo haría de cualquier modo. Y la cuestión es ¿Cuáles son los mayores obstáculos antes de hacer un experimento clínico con personas?
(Jocelyne Bloch) Los grandes obstáculos son las leyes. Para conseguir estos increíbles resultados hay que rellenar 2 kg de papeles y formularios para poder conducir este tipo de experimentos.
(BG) lo que es comprensible, porque el cerebro es delicado.
(JB) Sí lo es, pero lleva mucho tiempo y mucha paciencia, y casi un equipo de profesionales para hacerlo.
BG: Si se proyecta en tiempo, tras haber hecho la investigación y haber conseguido los permisos para comenzar los experimentos, si se proyecta en el tiempo, ¿cuántos años tardará en llegar a un hospital para que esté disponible como terapia?
(JB) Es bastante difícil de decir. Primero, depende de la aprobación del experimento. ¿Nos permitirán las leyes hacerlo pronto? Y luego, hay que realizar el estudio en un grupo pequeño de pacientes. Lleva bastante tiempo seleccionar los pacientes ejecutar el tratamiento, y después evaluar si es realmente útil este tipo de tratamiento. Y luego hay que reproducir el experimento a nivel de varios centros. Primero hay que probar que es realmente útil, antes de ofrecer el tratamiento a todo el mundo.
(BG) Y seguro, desde luego JB: Sí, claro.
(BG) Jocelyne, Gracias por venir a TED y compartirlo con nosotros. Gracias
(Aplausos)
Buen Domingo!! 🙂
Artículo Originales:
- Células Madre: «What are stem cells? – Craig A. Kohn» en TED Ed
- ¿Podría el cerebro repararse solo?: «Could your brain repair itself? – Ralitsa Petrova» en TED Ed
- «The Brain may be able to repair itself – with help» en TED
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