Células gliales: mucho más que el pegamento de las neuronas

Es muy frecuente que, al hablar sobre la inteligencia de una persona, nos refiramos específicamente a un tipo de células muy concretas: las neuronas. Así, es normal que se llame mononeuronales a quienes atribuimos una baja inteligencia de un modo despectivo. Sin embargo, la idea de que el cerebro equivale esencialmente a un conjunto de neuronas cada vez está más desfasada.

El cerebro humano contiene más de 80 mil millones de neuronas, pero esto solo supone el 15% del total de células de este conjunto de órganos.

El 85% restante está ocupado por otro tipo de cuerpos microscópicos: las llamadas células gliales. En su conjunto, estas células forman una sustancia llamada glía o neuroglía, la cual se extiende por todos los recovecos del sistema nervioso.

Actualmente, el del glía es uno de los campos de estudios con mayor progresión en las neurociencias, en busca de desvelar todas sus tareas e interacciones que realizan para que el sistema nervioso funcione tal y como lo hace. Y es que el cerebro actualmente no se puede entender sin comprender la implicación de la glía.

El descubrimiento de las células gliales

El término de neuroglía fue acuñado en 1856 por el patologista alemán Rudolf Virchow. Esta es una palabra que en griego significa “pegamento (glía) neuronal (neuro)”, ya que en la época de su descubrimiento se pensaba que las neuronas estaban unidas entre ellas para formar los nervios y, es más, que el axón era un conjunto de células en vez de una parte de la neurona. Por esto, se daba por supuesto que estas células que encontraron cerca de las neuronas estaban para ayudar a estructurar el nervio y facilitar la unión entre ellas, y nada más. Un papel bastante pasivo y auxiliar, en definitiva.

En el año 1887, el famoso investigador Santiago Ramón y Cajal llegó a la conclusión de que las neuronas eran unidades independientes y que estaban separadas de las demás por un pequeño espacio que posteriormente fue conocido como espacio sináptico. Esto sirvió para desmentir la idea de que los axones eran algo más que partes de células nerviosas independientes. Sin embargo, la idea de la pasividad del glía permaneció. Hoy, sin embargo, se está descubriendo que su importancia es mucho mayor de lo que se suponía.

En cierto modo, es irónico que el nombre que se le ha puesto a la neuroglía sea ese. Es cierto que sí ayuda en la estructura, pero no solo realiza esta función, sino también están para su protección, reparación de daños, mejoran el impulso nervioso, ofrecen energía, e incluso controlan el flujo de información, entre muchas más funciones descubiertas. Son una poderosa herramienta para el sistema nervioso.

Tipos de células gliales

La neuroglía es un conjunto de diferentes tipos de células que tienen en común que se encuentran en el sistema nervioso y no son neuronas.

Hay bastantes tipos diferentes de células gliales, pero me centraré en hablar de las cuatro clases que se consideran más importantes, así como en explicar las funciones más destacadas descubiertas hasta hoy. Como he dicho, este campo de la neurociencia cada día avanza más y seguro que en el futuro habrá nuevos detalles que se desconocen hoy.

1. Células de Schwann

El nombre de esta célula de la glía es a honor de su descubridor, Theodore Schwann, mejor conocido como unos de los padres de la Teoría de la Célula. Este tipo de célula glial es la única que se encuentra en el Sistema Nervioso Periférico (SNP), es decir, en los nervios que recorren todo el cuerpo.

Mientras estaba estudiando la anatomía de las fibras nerviosa en los animales, Schwann observó unas células que estaban unidas a lo largo del axón y que daban la sensación de ser algo así como pequeñas “perlas”; más allá de esto, no les dio más importancia. En estudios futuros, se descubrió que estos elementos microscópicos en forma de perlas eran en realidad vainas de mielina, un importante producto que genera este tipo de célula.

La mielina es una lipoproteína que ofrece aislamiento frente al impulso eléctrico al axón, es decir, permite mantener por más tiempo y a más distancia el potencial de acción, haciendo que los disparos eléctricos vayan más rápido y que no se dispersen a través de la membrana de la neurona. Es decir, actúan como la goma que cubre un cable.

Las células de Schwann tienen la capacidad de secretar varios componentes neurotróficos, entre ellos el “Factor de Crecimiento Nervioso” (FCN), el primer factor de crecimiento encontrado en el sistema nervioso. Esta molécula sirve para estimular el crecimiento de las neuronas durante el desarrollo. Además, como este tipo de neuroglia envuelve al axón como si fuera un tubo, también tiene una influencia para marcar la dirección hacia la que debe crecer.

Más allá de esto, se ha visto que cuando se ha sufrido un daño en un nervio del SNP, se secreta FCN para que la neurona pueda volver a crecer y recuperar su funcionalidad. Esto explica el proceso por el que desaparecen las parálisis temporales que sufren los músculos tras sufrir una rotura.

Las tres células diferentes de Schwann

Para los primeros anatomistas no había diferencias en las células de Schwann, pero con los avances en la microscopía se han podido diferenciar hasta tres tipos distintos, con estructuras y funciones bien diferenciadas. Las que he ido describiendo son las “mielínicas”, ya que producen mielina y son las más comunes.

Sin embargo, en las neuronas con axones cortos, se encuentra otro tipo de célula de Schwann llamada “amielínica”, ya que no produce vainas de mielina. Estas son más grandes que las anteriores, y en su interior albergan a más de un axón a la vez. Al parecer no producen vainas de mielina, ya que con su propia membrana ya sirve como aislamiento para estos axones más pequeños.

El último tipo de esta forma de neuroglía la encontramos en la sinapsis entre las neuronas y los músculos. Se las conoce como células de Schwann terminal o perisináptica (entre la sinapsis). La función que se le otorga actualmente quedó revelada gracias al experimento realizado por Richard Robitaille, un neurobiólogo de la Universidad de Montreal. La prueba consistió en añadir un falsos mensajeros a estas células para ver qué ocurría. El resultado fue que la respuesta que expresaba el músculo se veía alterada. En algunos casos se aumentaba la contracción, en otra ocasiones esta disminuía. La conclusión fue que este tipo de glía regula el flujo de información entre la neurona y el músculo.

2. Oligodendrocitos

Dentro del Sistema Nervioso Central (SNC) no hay células de Schwann, pero las neuronas tienen otra forma de recubrimiento de mielina gracias a un tipo alternativo de células gliales. Esta función la lleva a cabo el último de los grandes tipos de neuroglía descubierto: el conformado por los oligodendrocitos.

Su nombre hace referencia a cómo los describieron los primeros anatomistas que las encontraron; una célula con multitud de pequeñas prolongaciones. Pero la verdad es que el nombre no los acompaña mucho, ya que tiempo después, un pupilo de Ramón y Cajal, Pío del Río-Hortega, diseñó mejoras en la tinción usada en la época, revelando la verdadera morfología: una célula con un par de largas prolongaciones, como si fueran brazos.

La mielina en el SNC

Una diferencia entre los oligodendrocitos y las células de Schwann mielínicas es que las primeras no envuelven al axón con su cuerpo, sino lo hacen con sus largas prolongaciones, como si fueran tentáculos de un pulpo, y es por ellos por donde se secreta mielina. Además, la mielina en el SNC no solo está para aislar a la neurona.

Como demostró en 1988 Martin Schwab, la deposición de mielina sobre el axón en neuronas en cultivo dificulta su crecimiento. Buscando una explicación, Schwab y su equipo consiguieron purificar varias proteínas de la mielina que provocan esta inhibición: Nogo, MAG y OMgp. Lo curioso es que se ha visto que en las etapas tempranas del desarrollo del cerebro, la proteína MAG de la mielina estimula el crecimiento de la neurona, haciendo una función inversa a la neurona en adultos. El motivo de esta inhibición es un misterio, pero los científicos esperan que pronto se conozca su papel.

En la mielina también se encuentra otra proteína encontrada en los 90, esta vez por Stanley B. Prusiner: la Proteína Prión (PrP). Su función en estado normal se desconoce, pero en un estado mutado se convierte en un Prión y genera una variante de la enfermedad Creutzfeldt-Jakob, comúnmente conocida como el mal de las vacas locas. El prión es una proteína que gana autonomía, infectando todas las células de la glía, lo que genera neurodegeneración.

3. Astrocitos

Este tipo de célula glial fue descrita por Ramón y Cajal. Durante sus observaciones de las neuronas, se percató de que cerca de las neuronas había otras células, de forma estrellada; de ahí su nombre. Se localiza en el SNC y por el nervio óptico, y posiblemente sea unas de las glías que lleva a cabo un mayor número de funciones. Su tamaño es de dos a diez veces más grande que el de una neurona, y tiene funciones muy diversas

Barrera hematoencefálica

La sangre no desemboca directamente en el SNC. Este sistema está protegido por la Barrera Hematoencefálica (BHE), una membrana permeable muy selectiva. Los astrocitos participan activamente en ella, siendo los encargados de filtrar lo que puede pasar al otro lado y lo que no. Principalmente, permiten la entrada de oxígeno y glucosa, para poder alimentar a las neuronas.

¿Pero qué ocurre si se daña esta barrera? Además de los problemas que se generan por el sistema inmunitario, grupos de astrocitos se desplazan al área dañada y se unen entre ellos para formar una barrera provisional y detener la hemorragia.

Los astrocitos tienen la capacidad de sintetizar una proteína fibrosa conocida como GFAP, con la que ganan robustez, además de secretar otro seguido de proteínas que le permite ganar impermeabilidad. De forma paralela, los astrocitos secretan neurotróficos, para estimular la regeneración en el área.

Recarga de la batería de potasio

Otra de las funciones descritas de los astrocitos es su actividad para mantener el potencial de acción. Cuando una neurona genera un impulso eléctrico, recoge iones de sodio (Na+) para volverse más positivo con el exterior. Este proceso por el cual se manipula las cargas eléctricas del exterior y del interior de las neuronas produce un estado conocido como despolarización, el cual hace que nazcan los impulsos eléctricos que recorren la neurona hasta terminar en el espacio sináptico. Durante su viaje, el medio celular siempre busca el equilibrio en la carga eléctrica, por lo que va perdiendo en esta ocasión iones de potasio (K+), para igualarse con el medio extracelular.

Si esto ocurriera siempre, al final se generaría una saturación de iones de potasio en el exterior, lo cual significaría que estos iones dejarían de salir de la neurona, y esto se traduciría en la incapacidad de generar el impulso eléctrico. Es aquí donde entran en escena los astrocitos, quienes absorben en su interior estos iones para limpiar el espacio extracelular y permitir que se siga secretando más iones de potasio. Los astrocitos no tienen ningún problema con la carga, ya que ellos no se comunican por impulsos eléctricos.

4. Microglía

La última de las cuatro formas de neuroglía más importantes es la microglía. Esta fue descubierta antes que los oligodendrocitos, pero se pensaba que provenía de los vasos sanguíneo. Ocupa entre el 5 al 20 por ciento de la población de glía del SNC, y su importancia se basa en que es la base del sistema inmune del cerebro. Al contar con la protección de la Barrera Hematoencefálica, no se permite el paso libre de las células, y esto incluye a las del sistema inmune. Por ello, el cerebro necesita de su propio sistema de defensa, y este está formado por este tipo de glía.

El sistema inmune del SNC

Esta célula de la glía presenta una gran movilidad, que permite reaccionar rápido ante cualquier problema que encuentre en el SNC. La microglía tiene la capacidad de devorar células dañadas, bacterias y virus, así como de liberar un seguido de agentes químicos con los que luchar contra invasoras. Pero el uso de estos elementos puede provocar daños colaterales, ya que también es tóxico para las neuronas. Por ello, tras el enfrentamiento tienen que producir, al igual que lo hacen los astrocitos, neurotróficos para facilitar la regeneración de la zona afectada.

Anteriormente hablé de daños en la BHE, un problema que se genera en parte por los efectos colaterales del microglía cuando los leucocitos cruzan la BHE y pasan al interior del cerebro. El interior del SNC es un nuevo mundo para estas células, y reaccionan ante todo como desconocido como si fuese una amenaza, generando una respuesta inmune contra ello. La microglia inicia la defensa, provocando lo que podríamos decir una “guerra civil”, que genera muchos daños en las neuronas.

Comunicación entre la glía y las neuronas

Como has ido viendo, las células de la glía llevan a cabo una gran variedad de tareas. Pero un apartado que no ha quedado claro es si las neuronas y la neuroglia se comunican entre ellas. Los primeros investigadores ya percibieron que la glía, a diferencia de las neuronas, no generan impulsos eléctricos. Pero esto cambió cuando Stephen J. Smith comprobó cómo se comunican, tanto entre ellas como con las neuronas.

Smith tuvo la intuición de que la neuroglia utiliza el ion de calcio (Ca2+) para transmitir información, ya que este elemento es el más usado por las células en general. De algún modo, él y sus compañeros se tiraron a la piscina con esta creencia (al fin y al cabo la “popularidad” de un ión tampoco nos dice mucho sobre sus funciones concretas), pero acertaron.

Estos investigadores diseñaron un experimento que consistía en un cultivo de astrocitos al que se añadió calcio fluorescente, que permite mediante microscopía de fluorescencia ver su posición. Además, añadió en el medio un neurotransmisor muy común, el glutamato. El resultado no se hizo esperar. Durante diez minutos pudieron ver cómo la fluorescencia entraba dentro de los astrocitos e iba viajando entre las células como si fuera una onda. Con este experimento demostraron que la glía se comunica entre ella y con la neurona, ya que sin el neurotransmisor no se inicia la onda.

Lo último que se sabe sobre las células gliales

Mediante investigaciones más recientes, se ha descubierto que la glía detecta todo tipo de neurotransmisores. Es más, tanto los astrocitos como la microglía tienen la capacidad de fabricar y de liberar neurotransmisores (aunque a estos elementos se los llama gliotransmisores por ser originarios de la glía), influenciando así a las sinapsis de las neuronas.

Un campo de estudio actual es ver hasta dónde influyen las células de la glía en el funcionamiento general del cerebro y el los procesos mentales complejos, como el aprendizaje, la memoria o el sueño.