Migración neuronal

La mayoría de las neuronas derivadas del tubo neural migran a través de la glía radial, cuyas células sirven de soporte mecánico a las neuronas inmaduras para su desplazamiento a través del neuroepitelio. Las neuronas se desplazan por las prolongaciones gliales empleando un movimiento ameboide.

El mecanismo de migración está controlado por moléculas de la membrana celular como por ejemplo diversas glucoproteínas que se expresan en fases tempranas del desarrollo; las llamadas moléculas de adhesión celular neurona-glía (MAC-Ng), realizan el reconocimiento de las prolongaciones de la glía radial para iniciar la migración y controlan la adhesión de las neuronas a las mismas, para permitir el desplazamiento de la neurona.[4]

En el caso de las células derivadas de la cresta radial el mecanismo de migración emplea moléculas de la matriz extracelular. El inicio de la migración de estas células está determinado por tanto por la maduración de la matriz extracelular que las rodea y son las moléculas de esta matriz las que les van a marcar el camino a seguir.

Migración desde la Cresta neural.
Vía dorsolateral en rojo, región del cráneo.
Vía ventral en azul, región del tronco.

Para las células de la cresta radial hay dos vías de migración.

• La que siguen las células de la región craneal del embrión que migran a través de una vía dorsolateral y cuya matriz extracelular determina que se diferencien en células no neurales.
  
• Otra vía es la que siguen las células de la cresta neural de la región del tronco, que lo hacen por una vía ventral y cuya matriz extracelular va a hacer que se determinen como células del SNP y de la médula suprarrenal.

Entre las moléculas de la matriz que intervienen en este proceso están las fibronectinas, que aportan lugares de adhesión a los receptores de la membrana y facilitan el desplazamiento de las células migratorias, y las lamininas en los sitios donde se produce la agregación. El balance entre estas moléculas hace que las células continúen la migración o se agrupen formando ganglios. Además se sabe que las MAC están inactivadas en las células de la cresta neural que están migrando y se activan cuando se agregan para formar ganglios.

Las neuronas nacen cercanas a la zona en contacto con el ventriculo cerebral del tubo neural del embrión y poco después comienzan su migración.
Al inicio de este proceso las neuronas se sitúan entre la zona ventricular y la zona marginal formando la zona intermedia que no es más que una ubicación transitoria.

Al comienzo del desarrollo cortical, las neuronas más tempranas forman la pre-placa, una capa de neuronas diferenciadas por encima de la zona ventricular.

Glia radial.

En la neocorteza en desarrollo, las células germinales (Células madre neurales) proliferan en la zona adyacente al ventrículo cerebral. Las primeras células postmitóticas que migran desde la primera capa cortical (pre-placa o pre-plate en inglés) están destinadas a convertirse en neurona de Cajal-Retzius y neuronas de la subplaca (o sub-plate).[7]

Migración temprana en el Desarrollo de Corteza cerebral. Neuronas en verde. CR= Cajal-Retzius.

Migración Tardia en el Desarrollo de Corteza cerebral. Neurona en verde. CR= Cajal-Retzius.

Estas células se mueven mediante «traslocación somática», las neuronas que emigran con este modo de locomoción son bipolares y se sujetan a la piamadre. El soma de estas células es transportado a la superficie de la piamadre mediante nucleocinesis, un proceso mediante el cual microtúbulos rodean el núcleo y se elongan o contraen para guiar el núcleo con su centrosoma a su posición final.[8]
Fibras radiales conocidas como glía radial (RG) puede translocarse a la placa cortical (o cortical plate) y diferenciarse en astrocitos o neuronas. La traslocación somática puede ocurrir en cualquier momento durante desarrollo.[9][10]
Posteriores olas de neuronas van a partir el preplate al migrar a lo largo de la glía radial formando la placa cortical (o cortical plate). Cada ola de células viajan a través de las capas que las preceden, de adentro hacia afuera, esto significa que las neuronas más jóvenes se van a localizar más cerca de la superficie del cerebro.[11][12] Está estimado que la migración guiada por glía representa entre un 80 y 90% de la totalidad de la población de neuronas que migran.[13]

Para ilustrar los procesos de especificación Gilbert (1949) explica la especificación de las neuronas motoras de los vertebrados así: La especificación neuronal se da por la vía Notch-Delta. La especificación del tipo neuronal parece ser controlada por la posición que tenga el precursor neuronal en el tubo neural y por su nacimiento. Las neuronas que se encuentran en el margen ventrolateral del tubo neural forman neuronas motoras, las células que se encuentran en la región dorsal del tubo neural se convierten en interneuronas. La especificación neuronal se da posiblemente en función de la posición de la célula en relación con la placa del piso (floor plate) dado que se ha observado que el injerto de células de la placa y de la notocorda las cuales secretan Sonic Hedgehog (Shh) en áreas laterales del tubo neural pueden re especificar células dorsolaterales en células motoras.
Ericson y colaboradores (1996) mostraron que las neuronas motoras se especifican por dos periodos de señalización de Shh. Un periodo temprano regulado por la secreción de Shh desde la notocorda en el que las células del margen ventrolateral se convierten en neuronas ventrales y un periodo tardío regulado por la secreción de Shh desde la placa del piso que induce a las neuronas ventrales en neuronas motoras. Por esto la proteína Sonic HedgeHog parece especificar a las neuronas motoras por la inducción de diferentes factores de transcripción a diferentes concentraciones. La posición que ocupe en el cuerpo dicha neurona motora es regulada por genes Hox y por otros genes que se encuentran en el cerebro. Los cuerpos celulares de las neuronas motoras se agrupan en diferentes tipos de columnas longitudinales de la medula espinal. Las agrupaciones de células se dividen en columnas de Terni y columnas motoras lateral y dorsal. Las neuronas que están en lugares similares tienen blancos similares. En las extremidades posteriores del pollo, los músculos son inervados por los axones de la columna media lateral (neuronas laterales entran en la musculatura dorsal) y las neuronas motoras de la columna media inervan la musculatura ventral de las extremidades (Figura 1). Esta organización de las neuronas motoras es consistente en todos los vertebrados.

Figura 1. Organización de neuronas motoras inervando la extremidad posterior del pollo en la médula espinal. Neuronas de la columna media motora son atraídas a la parte muscular axial por el dermamiotoma. Neuronas de la columna lateral envían axones a la musculatura de la extremidad.

El destino celular en la médula espinal y en otros lugares del sistema nervioso central depende de dos sistemas de señalización que son activados simultáneamente junto con un sistema de inducción neuronal. Los dos sistemas de señalización se interceptan a lo largo de los ejes rostrocaudal y dorsoventral del tubo neural estableciendo así un set de redes con señales de posicionamiento específicas. El destino de las células progenitoras que se encuentran a lo largo de estos dos ejes se define por la concentración de las señales de inducción a las que están expuestas.
La señalización a lo largo del eje cabeza-cola (rostrocaudal) del tubo neural establece las subdivisiones principales del sistema nervioso central que son el prosencéfalo, el mesencéfalo, el romboencéfalo y la médula espinal.
La señalización espalda-pecho (dorsoventral) establece la diversidad de tipos celulares en las subdivisiones rostrocaudales.
Sin embargo, existen muchos otros mecanismos que permiten la generación de diferentes tipos neuronales durante el desarrollo. Por ejemplo, para la formación de los subtipos neuronales que se encuentran en la medula espinal se transmiten las señales de forma local entre las células en desarrollo.[14][15][16]