Neuroprotección, neurogénesis y neurorrescate

NEUROGÉNESIS,
NEUROPROTECCIÓN Y
NEURORRESCATE
Enrike G. Argandoña

Tarija 2010

sábado 29 de mayo de 2010

Patología SNC

TCE
Ictus
Tumores
Patologías neurodegenerativas


Patología SNC

TCE
Ictus
Tumores

Vascularización

Neuroprotección mediante
enriquecimiento ambiental
Parkinson
Alzheimer
Hungtinton
Ictus
TCE

NEUROGÉNESIS

Altman (1965), neurogenesis en ratas

Eriksson (1998), hipocampo humano

Gould (1999), neocortex primates adultos


NEUROGÉNESIS

Bulbo olfatorio

Giro dentado

áreas corticales?

Sustancia negra?

2 regiones fundamentales: ZSV y ZSG del giro dentado


TIPOS
sarrollo embrionario tardío y posnatal, las células de la glía ra-
dial generan astrocitos [24,25] y, en algunas especies, la glía
radial mantiene sus propiedades precursoras aun en el animal

CELULARES
adulto [26]. En este contexto, Merkle et al [27] demostraron
que, en el adulto, las células de la glía radial provienen de las
células progenitoras de la ZSV.
Los estudios realizados sobre el origen de las neuronas cor-
ticales apuntan hacia dos direcciones. La primera sugiere que
son las células de la ZSV las que las originan, como sucede con
las nuevas neuronas granulares y periglomerulares del bulbo
celulas troncales (multipotentes) y
olfatorio [28,29]. La segunda teoría se basa en el comporta-
miento deCPN (célulasque presentan las células de la glía
células troncales precursoras
radial, las cuales generan neuronas y células gliales [30-33]. En
conjunto, neuronales) la idea de que las células troncales
estos datos apoyan
se desarrollan de un linaje neuroepitelial-glía radial-astrocítico
(Fig. 3) [22,34].
CT generan muevas CT y CPNs
Otro punto de controversia ha sido determinar si las nuevas
neuronas originadas en el adulto provienen del mismo tipo de
Origen:
células neuroepiteliales que producen neuronas durante el de-
sarrollo embrionario. Los tipos celulares retenidos dentro del
neuroepitelio del sistema nervioso adulto, tales como las células
epéndimo?
ependimales o las llamadas células de la glía radial, son proba-
blemente los precursores neurales equiparables a las células
neuroepiteliales embriónicas, de las cuales se derivan y son las
astrocitos? Parece mas
que conservan propiedades que les permiten responder a los pa-
trones de señales inductoras de neurogénesis en el embrión [22,
plausible (Garcia-Verdugo)
35,36]. Por tanto, las neuronas generadas en el adulto pueden
tener distintos precursores, siendo algunos de ellos cercanos
pero no directamente equivalentes a los CT neuroepitelio em-
Aisladas y cultivadas del en cerebro
brionario. Por lo anterior se cree que las células troncales en el
adulto pueden ser máspost-mortem
humano especializadas y solamente generar un Figura 1. C élulas troncales con potencial capacidad neurogénica. La figu-
rango limitado de subtipos neuronales. Además, estas células ra muestra, en orden jerárquico, las células troncales que en los mamífe-
ros pueden dar origen a neuronas.
son incapaces de activar las cascadas de señalización que utili-
zan las células troncales embrionarias y que involucran a las pro-
sábado 29 de mayo de 2010 bHLH [36].
teínas proneurales acuerdo con su morfología, ultraestructura, propiedades elec-

trocitos), las cuales secretan factores
de crecimiento que favorecen el olfatorio [39,40,47]. Los neu-
al bulbo
pro-
ceso de migración [48,50,51]. Lospresentes en la VRM mues- a
roblastos tu-
bos de células gliales (conocidos morfología alargada y forman
tran una tam- b

NEUROGENESIS
bién como glía radial o glía de Berg-ellos, lo que facilita su
cadenas entre
migración hacia el bulbo olfatorio [39,
mann) [52,53] sirven de soporte direc-
48,49]. Estas cadenas de neuroblastos
cional y contribuyen a la se desplazan entre estructuras tubula-
superviven-
cia de los neuroblastos, evitando que por células gliales (as-
res integradas
éstos salgan prematuramente de laslas cuales secretan factores
trocitos), ru-
de crecimiento que favorecen el pro-
tas de migración [44]. Losceso de migración [48,50,51]. Los tu-
neuroblas-
tos en migración presentan conos de gliales (conocidos tam-
bos de células b
crecimiento muy desarrollados y glía radial o glía de Berg-
bién como en
proceso activo de extensión y retrac- sirven de soporte direc-
mann) [52,53]
cional y contribuyen a la superviven-
ción, lo que sugiere que estas células
cia de los neuroblastos, evitando que
utilizan los mismos mecanismos de lo-
éstos salgan prematuramente de las ru-
comoción usados por lostas de migración [44]. Los neuroblas-
axones en
crecimiento [50]. tos en migración presentan conos de
crecimiento muy desarrollados y en
Distintos estudios han demostrado de extensión y retrac-
proceso activo

Vía migratoria al bulbo
la importancia de las moléculas de
ción, lo que sugiere que estas células
adhesión (como las integrinas) y los mismos mecanismos de lo-
utilizan de la
comoción usados por los axones en
matriz extracelular (como la tenascina Figura 4. N eurogénesis en el siste ma zona subventricular (ZSV)-bulbo olfatorio: a) Vista sagital del cere-
olfatorio crecimiento [50].
y el sulfato de condrointina) en la mi- brohan demostrado
Distintos estudios de una rata adulta que muestra las células progenitoras neuronales (CPN) en la ZSV y su migración
gración de los neuroblastos a lo largo dehaciamoléculasolfatorio; b) Secuencia de los tipos celulares involucrados en el linaje neuronal y sus mar-
la importancia las el bulbo de
cadores específicos (modificado de [26] y [53]).
de la VRM [54-57]. Concretamente, las integrinas) y de la
adhesión (como
matriz extracelular (como la tenascina Figura 4. N eurogénesis en el siste ma zona subventricular (ZSV)-bulbo olfatorio: a) Vista sagital del cere-
la PSA-NCAM parece estar implica-
y el sulfato de condrointina) en la mi-
da en el establecimiento de contactos neuroblastos a lo largo bro deeluna rata adulta queSecuencialas células progenitorasinvolucrados (CPN)linaje neuronal ymigración
muestra neuronales en la ZSV y su

En hipocampo, se
gración de los hacia bulbo olfatorio; b) de los tipos celulares en el sus mar-
las VRM [54-57]. Concretamente, cadores específicos (modificado de [26] y [53]).
entre los neuroblastos de de lacadenas
migratorias y las células la PSA-NCAM parece estar implica-
gliales que
forman los tubos de neuroblastos establecimiento de contactos
da en el [58].

incorporan 250000 entre los neuroblastos de las cadenas
Además, la presencia de factores qui- las células gliales que
migratorias y
miorrepulsivos –tales como los los tubos de neuroblastos [58].
forman inhi-

neuronas/mes (6%)
bidores migratorios Slits–Además, área
en el la presencia de factores qui-
miorrepulsivos –tales como los inhi-
septal parece desempeñar un papel im-
bidores migratorios Slits– en el área
portante en prevenir la migración de
septal parece desempeñar un papel im-
los neuroblastos hacia ciertas zonas
portante en prevenir la migración de
cerebrales [51]. los neuroblastos hacia ciertas zonas

Participan en aprendizaje y
cerebrales [51].
Las nuevas interneuronas, gene-
Las nuevas interneuronas, gene-
radas a partir de CPN de radas a partir de CPN de la ZSV del
la ZSV del
cerebro adulto que migran hacia el que migran hacia el
cerebro adulto

memoria bulbo olfatorio por la VRM, presen- por la VRM, presen-
bulbo olfatorio
tan potenciales de acción de forma de acción de forma
tan potenciales
espontánea y reciben contactos sináp-
espontánea y reciben contactoshasta que se integran a la red
ticos sináp-
ticos hasta que se integran a la del bulbo olfatorio (Fig. 6).
neuronal red
neuronal del bulbo olfatorio (Fig. 6). interneuronas que se
Las nuevas
integran a la capa periglomerular ex-
Las nuevas interneuronas que se Figura 5. Esque ma sagital del cerebro de una rata adulta que muestra la migración tangencial y radial
presan marcadores neuronales y reci- de las nuevas neuronas desde la zona subventricular (ZSV) hasta el bulbo olfatorio siguiendo la vía ros-
integran a la capa periglomerular ex- sinápticos una vez que tral migratoria (VR M). La migración tangencial de las nuevas neuronas en la VR M se divide en tres fases
ben contactos Figura 5. Esque ma sagital del cerebro de una rata adulta que muestra la migración tangencial y radial
presan marcadores neuronales y reci-los circuitos neuronales rias con actividad mitótica se observan en(ZSV) pero aúnel bulbo olfatorio siguiendo los vía ros-
se integran en simultaneas: 1) Las células ya están migrando, son capaces de dividirse; las células migrato-
de las nuevas neuronas desde la zona subventricular las regiones más cercanas a la ZSV adyacente a la ventrícu-
hasta
ben contactos sinápticos una vez que continuo recambio de M).los laterales. 2) Entangencial de las nuevas neuronas M , las células se divide encelularfases
(Fig. 6) [46]. El tral migratoria (VR La migración un mom ento determinado dentro de la VR en la VR M salen del ciclo tres y con-
las interneuronas del bulbo olfatorio células ya están migrando, pero bulbo son capaces vez dentro del bulbo células las células
simultaneas: 1) Las tinúan su proceso de migración hacia el aún olfatorio. 3) Una de dividirse; las olfatorio, migrato-
se integran en los circuitosse modifica por cambios enactividad mitótica se observan tangencial por radial más cercanas a la ZSV adyacente a los ventrícu-
neuronales rias con el micro- cambian su migración en las regiones e invaden el parénquima de esta estructura, diferenciándo-
sábado 29 de mayo de 2010 se en células granulares y periglom erulares. N O: nervio olfatorio; Gl: células glom erulares; PG, células
(Fig. 6) [46]. El continuo recambio de

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FACTORES
REGULADORES
Genéticos (Notch, BMO, Eph,...)

Factores de crecimiento (BDNF, IGF-I, VEGF, EPO)
Administrando BDNF al ventrículo se incrementa la
neurogenesis, el BDNF necesario para mantener el ritmo.

Neurotransmisores (Glutamato, serotonina, dopamina,
noradrenalina) Sobre todo glutamato mediante el NMDA

Hormonas (estrogenos). Neurogénesis sube 65% durante
embarazo con pico en el parto (prolactina)


FACTORES
REGULADORES
Edad. Se reduce en Hipocampo, pero no en ZSV

Factores externos:

Reguladores positivos: Actividad física, ambientes
enriquecidos, restricción calórica, modulacion actividad
neuronal, antidepresivos, electroshock

Reguladores negativos: Stress, edad, glucocorticoides,
drogas de abuso


ENRIQUECIMIENTO
AMBIENTAL Y NEUROGÉNESIS

Ejercicio mejora el carácter y la cognición

Cambios vasculares, gliales, en neurotrofinas y en
neurotransmisores

Tambien neurogenesis

Las celulas neoformadas implementan su morfologia

Mejora el aprendizaje (LTP)


ENRIQUECIMIENTO
AMBIENTAL Y NEUROGÉNESIS Neuromol Med (2008)

genesis in the young and aged dentate gyrus. Young another set of experiments, retrovirus expressing green

NEUROPROTECCIÓN
Reserva cognitiva:

Actividad física y mental reduce el riesgo de Alzheimer y
otras demencias en humanos (epidemiologia)

Ratas:

Enriquecimiento ambiental

Ejercicio físico

Estimulación sensorial


NEUROPROTECCIÓN J. Neurosci., May 25, 2005 • 25(21):5217–5224 • 5221

/g enriched;

s tested, the
ic APPswe/
biased stere-
ampus cov-
nic animal.
plaques by
es, was cho-
defined bor-
counting at
levels ob-
c plaques in
er than in
05) (Fig. 3).
ures was no

NEUROPROTECCIÓN

Mecanismos celulares

Plasticidad sináptica

Neurogenesis

gliogénesis

angiogénesis


NEUROPROTECCIÓN

Moleculares

Modulación expresión génica

Neurotrofinas

Neurotransmisores

Sinaptogénesis

angiogénesis


Introducción

Entorno Enriquecido (EE)
“La combinación de objetos inanimados y la estimulación social”
(Hebb, 1949)

Efectos celulares y moleculares sobre:
 Plasticidad neuronal
 Niveles de neurotrofinas
 Genes neuroprotección

Efectos sobre el sistema visual  Acelera el desarrollo


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NEUROPROTECCIÓN

Entornomiméticos


number of animals used. All animal experiments were on consecutive slices. The average values per group and
performed in accordance with the European Com- region were compared via variance analysis (ANOVA)
munity Council Directive of 24 November 1986 on Statview IITM (Abacus Concepts, USA).

NEURORRESCATE
(86=609=EEC).
After postfixation of the whole brain for 24 hours at Results

4 C, histoprocessing of coronal sections including the
lesion was performed. Routine 4-mm paraffin slices No animal died as a result of the surgery nor
were obtained for histology (HE), lectins histochemis- before the established survival times, and
try for LEA, and conventional immunohistochemistry
for Flk-1, GluT-1 and EBA. all recovered without complications or func-
tional deficits. Neuropathological changes
Histochemistry of lectins were examined by HE staining in order to
Paraffin was removed from the tissue through xylene
immersion; the tissue was rehydrated with ethanol.
Endogenous peroxidase activity was blocked by incu-
bation in 4% H2O2=methanol for 20 min. Sections were
washed in a Tris buffer at pH 7.4 and incubated over-
Ictus 1 millón casos/año EU
night with biotinylated lectin from Lycopersicon
esculentum (LEA 5 mg=ml; SIGMA L0651) at 4 C.
(25% de hombres y 20%
Sections were rinsed with a Tris buffer and incubated
with avidin biotin peroxidase complex (Elite ABC kit,
mujeres sufrirán a los 85 años)
Vector laboratories, Burlingame, CA, USA). Finally,
the reaction product was detected using 3,30 -diamino-
benzidine (DAB 0.25 mg=ml) and hydrogen peroxide
solution (0.01%). Slides were lightly counterstained
TBI with haematoxylin, dehydrated and covered.
For immunohistochemistry, paraffin was removed
from the tissue through xylene immersion; the tissue
was rehydrated with ethanol. Endogenous peroxidase Fig. 1. Schematic representation of a coronal section
Especialmente en desarrollo
activity was blocked with 4% H2O2=methanol for
20 min. Sections were kept in a Tris buffer at pH 7.4,
through the centre of the cortical lesion showing the
three considered areas, 1. the core of the lesion, 2. the
then incubated for 30 min. at 37 C in Trypsin 0.1% marginal region and 3. the edematised areas


Objetivos terapeúticos

Neuroprotección/neurorescate
Incremento vascularización


TCE en Desarrollo
Mayor capacidad de plasticidad
Interferencia en los
mecanismos ﬁsiológicos
Apoptosis
Plasticidad sináptica (NMDA)


Linea de trabajo

Effectos de la administración
e inhibición del VEGF en la
corteza visual de ratas en
desarrollo


Introducción

Factor de Crecimiento Vascular Endotelial
(VEGF)

 Angiogénesis

Angioneurina
 Neurogénesis

 Neuroprotección

 Proliferación astroglial


Introducción

Muerte celular programada durante el
desarrollo

Texto


VEGF infusion

18 dpn Long Evans rats
Alzet minipumps for 1 week at a 1 µl /h rate.
VEGF. 25 ng/ml.
anti-VEGF. 25 µg/ml.
PBS.

Untreated rats.


Minipump placement


EBA


HSP-70


GFAP


Vascular density


Vascular density
50,0

46 46

37,5 38
35

31
30
29
25,0 26 26 27

12,5

0
18 dpn PBS aVEGF VEGF 25 dpn 18 dpn PBS aVEGF VEGF 25 dpn
Ipsilateral cortex Contralateral cortex

Neuronal density


Neuronal Density

(Optical dissector)

Neuronal density
0.000

102.158
95.775
90.520 90.520
2.500 86.608 86.542 85.839
82.161 82.161
75.425

5.000

7.500

0
18 dpn PBS aVEGF VEGF 25 dpn 18 dpn PBS aVEGF VEGF 25 dpn
Ipsilateral cortex Contralateral cortex


Estrategia sinergikoa?
P0 P18 P25

SC-SC

 VEGF
 PBS
SC-EE
 Kontrolak

EE-SC

EE-EE


Caspase-3


Material y Métodos

Histoquimia
- Butiril Colinesterasa

Inmunohistoquimia
Microscopia óptica
- NeuN
- Caspasa-3 activa

Microscopia confocal
- Glutamina sintetasa/Caspasa-3 activa
- MAP-2/Caspasa-3 activa


Material y Métodos

Morfometría

Cuantificación de la densidad
vascular (a), densidad neuronal (b)
y la densidad de células Caspasa-3
activa (c).


Resultados

Cualitativos

Glutamina sintetasa/Caspasa-3 activa MAP-2/Caspasa-3 activa


Resultados

Densidad vascular
Ipsilateral
Ipsilateral
25000

22500
nº vasos/mm3

control
20000
VEGF
PBS
17500

15000
SC-SC SC-EE EE-SC EE-EE

Contralateral
Contralateral
25000

22500
nº vasos/mm3

control
20000
VEGF
PBS
17500

15000


Resultados

Densidad neuronal
Densidad neuronal (IL)
120000 Ipsilateral

102500
nº neuronas/mm3

85000 control
VEGF
PBS
67500

50000

Densidad neuronal (CL)
Contralateral
120000

110000

100000
nº neuronas/mm3

90000
control
80000 VEGF
PBS
70000

60000

50000


Resultados

Densidad células Caspasa-3 activa

Densidad Caspasa-3 activa (IL)
23000 Ipsilateral
nº células caspasa-3/mm3

21167

19333

17500
control
15667 VEGF
PBS
13833

12000

Densidad Caspasa-3 activa (CL)
Contralateral
25000
nº células caspasa-3/mm3

21750

18500 control
VEGF
PBS
15250

12000


www.slideshare.net/nfpguare

www.ehu.es/ehusfera/lance

eg.argandona@ehu.es

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Neuroprotección, neurogénesis y neurorrescate

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