El sistema nervioso central (SNC) de los mamíferos está compuesto por varios tipos de células, que incluyen tanto neuronas como células gliales. De los diferentes tipos de glía dentro del SNC, la microglía es una población única debido a su origen y función.
Microglía Definición
Índice de Contenidos
La microglía son los macrófagos residentes y los fagocitos profesionales de la central sistema nervioso (SNC). Además, son la única población de células inmunes residentes en el cerebro y por lo tanto, los principales orquestadores de la respuesta inmune innata.
Origen de la Microglía
Descritas por primera vez por Pío del Río-Hortega en 1919, la microglía presenta una distribución ubicua y no superpuesta en todas las regiones del SNC posnatal, y comprenden alrededor de un 12% del total de células del cerebro.
La microglia se distribuye ampliamente a través del cerebro, aunque su la densidad y la morfología son específicas de cada región, y son más abundantes en el gris que en la sustancia blanca.
Durante el desarrollo embrionario, todas las células gliales, excepto la microglía, se originan en capa ectodérmica del embrión temprano, una de las tres capas germinales primarias. Por el contrario, la microglia tienen un origen mesodérmico y se generan en el saco vitelino durante la embriogénesis en día embrionario 7.5 (E7.5) en el ratón, cuando las células madre hematopoyéticas en el saco vitelino se vuelven macrófagos primitivos y luego migran al CNS en desarrollo para convertirse en microglia. A diferencia de otros macrófagos derivados del saco vitelino, la microglía no se reemplaza durante el período postnatal.
Por lo tanto, la microglía pertenece al linaje monocito-macrófago, y como tal juegan funciones centrales para escanear y regular el microambiente para contribuir a la homeostasis durante desarrollo del cerebro y en condiciones normales y patológicas.
Sin embargo, la microglía no son sólo macrófagos cerebrales, como lo muestra firma genética específica, o las distintas funciones ontogénicas y diferenciales, que están totalmente adaptadas a su entorno. La microglía muestra un rango amplio de comportamientos dinámicos y funcionales, tanto en condiciones fisiológicas como patológicas.
De hecho, la microglía posee una extraordinaria capacidad de vigilancia de su entorno, respondiendo de inmediato incluso a las variaciones más sutiles de su entorno, mediante modificaciones morfológicas y de expresión génica. Esta capacidad de vigilancia respalda la capacidad de la microglía de ejercer un amplio rango de funciones dentro del parénquima cerebral.
Microglía Estructura
Cada célula de microglía cuenta con varios procesos finos y delgados que nacen en el soma (cuerpo) de la célula y se ramifican aún más a medida que se alejan de él. Estas ramificaciones de la microglía se mueven rápidamente mediante extensión y retracción y tu tasa es de alrededor de 1,5 μm/min. A diferencia de las prolongaciones, el cuerpo de la microglía apenas se desplaza, ya que únicamente un 5% de las células se mueven a 1-2 μm/h.
Microglía Función Principal
La microglía posee una gran capacidad para vigilar el parénquima cerebral. La microglía posee unos procesos ramificados delgados y largos que escanean continuamente su entorno para detectar diferentes señales.
Los cambios ambientales detectados por la microglía pueden variar desde la invasión microbios, células dañadas o muertas asociadas con neurodegeneración, así como alteraciones en el pH del parénquima, la composición o la integridad de la matriz extracelular, o la liberación de diferentes sustancias tales como citoquinas inflamatorias y quimiocinas. Por lo tanto, la microglía son las células más sensibles a los cambios en el cerebro, lo que les permite ejercer una gran variedad de funciones.
Como los sensores de cambios más susceptibles en el cerebro, microglia cumple una amplia gama de funciones. Algunas de estas funciones incluyen vigilancia, respuesta inmune, fagocitosis, poda sináptica, mielinización, vasculogénesis y neurogénesis durante el desarrollo y la edad adulta en condiciones fisiológica y patológicas
Funciones de la Microglía y Enfermedades Relacionadas
Vigilancia
La microglía escanea constantemente el cerebro para detectar cualquier anomalía o alteración. Uno de los elementos que proporcionan a la microglía esta capacidad, es la alta motilidad de sus procesos.
Podemos diferenciar dos modalidades de motilidad microglial: por un lado tenemos la basal, que son aquellos movimientos aparentemente aleatorios y no dirigidos que realiza la microglía para escanear el parénquima, que consisten en la extención y retracción de los procesos en todas las direcciones.
Y por otro lado, tenemos la motilidad dirigida o la quimiotaxis microglial, que ocurre como respuesta a un daño celular o tisular en los que la microglía dirige activamente sus procesos al lugar de la lesión, mediante la extensión de los hacia la lesión y la retracción en el lado opuesto de la célula.
La microglía es la célula más dinámica del cerebro, ya que presenta una plasticidad morfológica inigualable a otras células. Tanto es así, que se ha sugerido que las prolongaciones microgliales son capaces de escanear el cerebro completamente cada pocas horas.
Esta habilidad de la microglía es crucial para poder detectar cualquier cambio, por sutil que sea, causado por muerte celular, toxicidad o lesiones en el cerebro, lo que permite actuar rápidamente según sea necesario. Para poder llevar a cabo esta tarea, la microglía necesita reorganizar su citosqueleto, lo que le permite moverse y además, la microglía está equipada con un amplio repertorio de receptores que detectan distintas señales, lo que les permite responder a una gran variedad de desencadenantes quimiotácticos.
Respuesta Inmune
Como las células inmunes innatas del cerebro, una de las funciones principales de la microglía es iniciar una respuesta inflamatoria. La inflamación es una respuesta protectora del cuerpo a estímulos dañinos.
Los signos clásicos de inflamación son calor, dolor, enrojecimiento, hinchazón y pérdida de la función. La inflamación se considera un mecanismo del sistema inmune innato porque es una respuesta genérica dada a cualquier estímulo patológico.
Por el contrario, los mecanismos de inmunidad adaptativa son específicos de cada patógeno. La función de la inflamación es eliminar la causa inicial de la lesión celular, eliminar las células muertas y tejidos dañados por el desencadenante original y el proceso inflamatorio, y para iniciar la reparación del tejido. La inflamación puede ser desencadenada por una variedad de estímulos, incluidos patógenos, como bacterias, hongos, parásitos y virus.
Sin embargo, los patógenos muy raramente son capaces de entrar al parénquima cerebral, gracias a la barrera hematoencefálica. Por lo tanto, la inflamación es más comúnmente inducida por otros desencadenantes como lesión cerebral, proteínas asociadas a enfermedades, toxinas ambientales y muerte incontrolada.
Cuando se somete a un estímulo inflamatorio, la microglía responde liberando una variedad de factores solubles, como citoquinas pro y antiinflamatorias, quimiocinas, proteínas del complemento, radicales libres y factores tróficos. Entre estos, las citoquinas juegan un papel central. Las citoquinas son una clase de proteínas que regulan la inflamación, constituyendo un grupo diverso de factores pro y antiinflamatorios que modulan actividades celulares tales como el crecimiento, la supervivencia, la diferenciación y la excitabilidad neuronal.
Cuando las citoquinas se unen a sus receptores tanto en neuronas como en la glía, desencadenan una cascada de eventos de señalización que regulan diversas funciones celulares tales como adhesión celular, secreción de citoquinas, supervivencia celular, apoptosis, angiogénesis y proliferación.
Es importante destacar que la microglía no es la única fuente de estas citoquinas, ya que también pueden ser liberadas por otras células como astrocitos, oligodendrocitos, células del endotelio e incluso neuronas.
En general, las citoquinas proinflamatorias contribuyen al desarrollo de inflamación, una respuesta fundamental generada para proteger el cerebro contra estímulos dañinos tales como infecciones por microbios o virus.
Sin embargo, estas citoquinas también pueden contribuir a la generación de una inflamación incontrolada o prolongada que es potencialmente dañino, y si se mantiene lo suficiente puede ocasionar inflamación crónica, una causa importante de daño celular. Esto es particularmente relevante en enfermedades neurodegenerativas, donde la inflamación crónica es común.
Fagocitosis
La fagocitosis es el proceso por el cual una célula reconoce, engloba y degrada partículas sólidas de gran tamaño (> 0,5 μm) o estructuras, y, es principalmente realizado por profesionales especializados, fagocitos: macrófagos tisulares, células dendríticas (DC) y neutrófilos. En el SNC, la microglia son los fagocitos profesionales.
Además, otras células como los astrocitos y los neuroblastos también presentan la capacidad de fagocitosis y pueden ser reclutados cuando sea necesario, aunque no son tan eficientes como microglía y por lo tanto, son referidos como fagocitos no profesionales. Junto con la inflamación, la fagocitosis compone la primera línea de defensa contra los patógenos por el sistema inmune innato y también ayuda a iniciar la respuesta inmune adaptativa más específica de patógeno a través de la presentación de antígenos a los linfocitos T.
La fagocitosis es un elemento esencial de la respuesta del sistema inmune innato, ya que funciona como un mecanismo de defensa contra los patógenos durante la infección y como mecanismo de eliminación de desechos celulares producidos durante el desarrollo normal del cerebro y lesiones.
La fagocitosis consiste en tres etapas diferentes: «find-me»(encuéntrame), etapa en la cual los procesos microgliales encuentran el objetivo fagocítico; «Eat-me»(cómeme), donde un microglia establece contacto directo con el objetivo a través de una interacción receptor-ligando y reconocimiento y envolvimiento tener lugar; y «digest-me»(digiéreme), la etapa en la que la copa fagocítica se cierra formando el fagosoma, que evoluciona más adelante en un fagolisosoma para ejecutar la degradación del objetivo.
Es importante destacar que la fagocitosis microglial podría ser potencialmente modulada si ocurren cambios en cualquiera de estas tres etapas. Además, es importante destacar que microglia ha demostrado fagocitar todo tipo de carga durante condiciones fisiológicas y patológicas, lo que afecta la función cerebral y la homeostasis en muchos niveles. Esos objetivos incluyen cargas tales como sinapsis, desechos neuronales, proteínas patógenas (Aβ, por ejemplo), microbios y células apoptóticas.
Mielinación
La microglía también está implicada en la mielinización debido a la liberación de varios factores de crecimiento que controlan la proliferación y la supervivencia de oligodendrocitos y sus precursores.
Además, la microglía también juega un papel crítico en el proceso de remielinización, ya que la fagocitosis de los restos de mielina después de la desmielinización es crucial para un posterior reclutamiento y diferenciación de precursores de oligodendrocitos.
Por el contrario, la microglía podría ejercer un papel perjudicial en la remielinización liberación de citoquinas proinflamatorias durante condiciones patológicas que incluyen la sustancia blanca daño en bebés prematuros y esclerosis múltiple en adultos
Vasculogénesis
Cada vez existen más evidencias que sugieren que la microglía puede jugar un papel importante en la formación de nuevos vasos sanguíneos o la angiogénesis tanto en la fisiología como en la patología, ya que la falta de microglía resulta en una disminución en la vasculatura durante el desarrollo.
Además, la microglía podría contribuir a anormalidades en la vasculatura en diferentes enfermedades neurodegenerativas como AD, enfermedad de Parkinson (EP) o esclerosis múltiple. Sin embargo, los mecanismos que subyacen a esta comunicación entre la microglía y la vasculatura aún se desconocen.
Neurogénesis
Durante el desarrollo embrionario, se ha sugerido que la microglía limita la producción de células en la zona subventricular, ya que regula la producción de neuronas en el cerebro prenatal directamente por fagocitosis de células precursoras neurales en ratas.
Además, durante la edad adulta, la microglía elimina las neuronas apoptóticas recién nacidas tanto en el hipocampo y en la zona subventricular. Además, la microglía también puede contribuir a la disminución de la neurogénesis en diferentes condiciones patológicas tales como en el envejecimiento o en enfermedades neurodegenerativas a través de la liberación de citocinas proinflamatorias durante la respuesta inflamatoria.
Microglía Alzheimer y la Poda Sináptica
Poda sináptica. Durante el desarrollo del sistema nervioso, se forman más sinapsis que finalmente se requiere, y la remodelación es necesaria para lograr una conexión precisa de los circuitos cerebrales. La remodelación de sinapsis se refiere a la eliminación (o «poda») de sinapsis innecesarias y al fortalecimiento de las sinapsis restantes.
En las etapas postnatales, las células microgliales contribuyen al refinamiento de circuitos sinápticos y maduración de sinapsis. La microglía puede jugar un papel en dar forma a las características estructurales de las conexiones sinápticas dentro de los circuitos neuronales tanto durante el desarrollo como después de lesiones mediante la eliminación de componentes pre y postsinápticos.
En el adulto CNS, la eliminación de sinapsis se ha propuesto que se produzca a través de la trogocitosis microglial (una eliminación parcial de fragmentos) en lugar de a través de la fagocitosis.
Sin embargo, un la eliminación excesiva de las sinapsis podría agravar varias enfermedades patológicas tales como Enfermedad de Alzheimer (EA), esquizofrenia o envejecimiento. Además, los procesos de la microglía contactan constantemente con las sinapsis, lo que respalda un papel de la microglía en el control de las sinapsis.