Investigación
Demuestran la existencia de células madre en el cerebro humano y su implicación en enfermedades neurodegenerativas
Una colaboración española liderada por el CSIC, en la que participan investigadores la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), ha demostrado por primera vez la existencia de células madre en el cerebro humano adulto. Los resultados, publicados en Science, demuestran que el envejecimiento fisiológico, al igual que distintas enfermedades neurodegenerativas como ELA, Huntington o Parkinson, alteran el entorno que rodea a estas células, convirtiéndolo en un ambiente hostil que impide la generación de nuevas neuronas sanas.
Célula madre en el hipocampo humano adulto. Detectada mediante la expresión de los marcadores Nestin (verde), Proteína ácida fibrilar glial (Magenta), y Sox2 (Blanco). La célula presenta la clásica morfología de una célula madre, caracterizada por la presencia de una prominente prolongación apical dirigida hacia la capa granular del giro dentado del hipocampo. / CSIC, UAM, CBMSO
La existencia de células madre en el cerebro humano adulto no había sido confirmada. Ahora, un trabajo publicado en Science —liderado por el grupo de la Doctora María Llorens-Martín en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO), centro mixto UAM/CSIC— ha demostrado la existencia de células madre en la región del cerebro humano adulto denominada hipocampo.
La proliferación de estas células permite la generación de nuevas neuronas a lo largo de toda la vida, en un proceso conocido como neurogénesis hipocampal adulta. El trabajo revela que las alteraciones en este proceso de neurogénesis están íntimamente relacionadas con el funcionamiento de un nicho celular del hipocampo que se desconocía en nuestra especie; y, en particular, que dicha estructura se transforma en un ambiente hostil para el nacimiento y maduración de las nuevas neuronas durante el envejecimiento fisiológico y patológico.
Estos resultados —obtenidos por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en colaboración con investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), CIBERNED, la Fundación CIEN, la Universidad Europea de Madrid y CONYCET— permitirán profundizar en el conocimiento del cerebro humano, así como sentar las bases para el desarrollo futuro de herramientas terapéuticas y de regeneración que permitan frenar el avance de las enfermedades neurodegenerativas.
Nicho de células madre
En el cerebro adulto, la generación de nuevas neuronas a partir de células madre es posible gracias a la existencia de un nicho celular especializado, con una compleja estructura formada por células gliales y vasos sanguíneos, y que está presente en muy pocas regiones del cerebro, entre estas el hipocampo.
La existencia y composición celular de este nicho en el ser humano eran desconocidas hasta el momento. El trabajo revela que tanto este nicho celular como el propio proceso de neurogénesis adulta en el que se generan las nuevas neuronas sufren cambios a lo largo de toda la vida.
En particular, los investigadores han descubierto que el funcionamiento de las células de microglía, un tipo celular del sistema inmune encargado de regular el número y la maduración de las nuevas neuronas que se generan en el hipocampo, está dañado en personas de avanzada edad.
“Todo ello hace que el proceso de neurogénesis hipocampal adulta disminuya a lo largo del envejecimiento, aunque sigue teniendo lugar hasta la décima década de edad”, afirman el grupo de investigadores que lidera el estudio.
Vulnerabilidad a enfermedades neurodegenerativas
El nacimiento de nuevas neuronas en el hipocampo confiere una gran capacidad de remodelación y adaptación al cerebro de los mamíferos, un concepto denominado plasticidad neural. Sin embargo, el hipocampo también presenta una notable vulnerabilidad a enfermedades neurodegenerativas y psiquiátricas.
Este estudio revela, por primera vez, que el proceso de neurogénesis hipocampal adulta se encuentra gravemente dañado en pacientes con esclerosis lateral amiotrófica (ELA), enfermedad de Huntington, Parkinson, demencia con cuerpos de Lewy y demencia frontotemporal.
“Cada una de estas enfermedades genera una ‘firma celular’ propia, dañando de manera más acusada a determinadas sub-poblaciones celulares que forman parte del proceso de neurogénesis hipocampal adulta. De esta manera, algunas poblaciones celulares son más vulnerables a determinadas enfermedades que a otras”, explican los autores.
“Por otra parte —agregan—, en todos estos trastornos neurodegenerativos se observó una reducción en la actividad proliferativa de las células madre y un aumento de su quiescencia. Además, las nuevas neuronas generadas presentaban importantes defectos en su maduración, no consiguiendo completarla de manera adecuada y adquiriendo morfologías aberrantes”.
Este descubrimiento ha sido posible gracias a la utilización de muestras cerebrales humanas de la más alta calidad y excelente grado de conservación, así como al perfeccionamiento de sofisticadas técnicas de laboratorio desarrolladas por los investigadores del laboratorio de la Dra. Llorens-Martín.
El trabajo ha sido financiado por distintos organismos nacionales e internacionales, entre los que destacan el European Research Council mediante un proyecto ERC Consolidator Grant, el Ministerio de Ciencia e Innovación, y la Alzheimer´s Association.
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Referencia bibliográfica:
Terreros-Roncal, J., Moreno-Jiménez, E.P., Flor-García, M., Rodríguez-Moreno, C.B., Trinchero, M.F., Cafini, F., Rábano, A., Llorens-Martín, M. 2021. Impact of neurodegenerative diseases on human adult hippocampal neurogenesis. Science. doi: 10.1126/science.abl5163
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