¿Qué es la microglía o células microgliales del Sistema Nervioso Central?

Microglía y neuronas
Microglía (en verde) y neuronas (en rojo) en tejido nervioso de rata
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La microglía o células microgliales son un tipo de neuroglia del tejido nervioso con función fagocitaria y que representan una de las líneas de defensa más importantes del Sistema Nervioso Central.

Los agentes infecciosos y patógenos no suelen llegar al Sistema Nervioso Central debido a la barrera hematoencefálica. Esta barrera también impide el paso de la mayoría de anticuerpos y células inmunitarias anticuerpos, por lo que si algún agente patógeno llega al cerebro o a la médula espinal, las células de la microglía deben actuar rápidamente para fagocitar los cuerpos extraños antes de que dañe el sensible tejido nervioso.

Además de la acción inmunitaria, la microglia está involucrada en la angiogénesis dentro del sistema nervioso (formación de vasos sanguíneos) y en la modelación de las conexiones nerviosas mediante la regulación de la muerte celular controlada (apoptosis) y la eliminación de sinapsis.

La microglía se puede considerar como un tipo de leucocito, pues se forma a partir de precursores monocíticos, pero no se forman en la hematopoyesis de la médula ósea, sino que se forman en el saco vitelino durante un período muy concreto del desarrollo embrionario. Tras formarse migran al mesénquima cerebral y aquí se renuevan constantemente a lo largo de la vida por ellos mismos sin que intervengan nuevos precursores monocíticos.

Aunque fueron observadas con anterioridad, el nombre de microglía fue dado por Pío del Río Hortega en 1920, de ahí que también se conozcan como células de Hortega.

Morfología y tipos de microglía

Las células microgliales se encuentran dispersas por todo el Sistema Nervioso Central, tanto en el encéfalo como en la médula espinal. En general son células pequeñas con poco citoplasma y un número variable de proyecciones celulares cortas e irregulares.

En el citoplasma contienen un núcleo de forma oval o aproximadamente triangular, lisosomas y cuerpos residuales. Como células derivadas del linaje mieloide, las células microgliales presentan el antígeno común leucocitario. También presentan el Complejo Mayor de Histocompatibilidad clase I/II.

Formas

La microglía son células con alta plasticidad y pueden sufrir cambios estructurales notables en función de la localización exacta en el Sistema Nervioso Central y de las necesidades concretas del organismo.

Las células de la microglía no activas están están en constante vigilancia del sistema nervioso central y cuando se produce algún daño, por ejemplo ante la presencia de un patógeno o de restos de células muertas, se activan y modifican su morfología en diferentes formas.

Microglía ramificada

Microglía ramificada
Esquema de la estructura de la microglía ramificada

Esta forma de las células microgliales son comunes en varias zonas distribuidas a lo largo de todo el sistema nervioso central, tanto en el encéfalo como en la médula espinal, cuando no hay cuerpos extraños presentes.

Son muy abundantes en el parénquima cerebral y constituyen entre el 10 y el 20% de las células gliales en un adulto. Constituyen una población celular residente del tejido nervioso que se mantiene mediante división celular local, aunque antes también se pensaba que la repoblación de la microglía ocurría por captación de monocitos circulantes.

En esta forma, las célula presenta la morfología típica de la microglía con un pequeño cuerpo celular que permanece relativamente inmóvil y proyecciones en continuo movimiento para testear el área circundante. Estas proyecciones se denominan procesos microgliales.

Estas células no realizan actividad fagocítica y se suelen considerar la forma de reposo o no activa, aunque en realidad presentan alta actividad en búsqueda e identificación de posibles ataques y en el mantenimiento de la homeostasis del sistema nervioso.

La microglía ramificada puede transformarse en la forma reactiva en cualquier momento en respuesta a una lesión o ataque. También parece que pueden transformarse en otras células del sistema nervioso central, como astrocitos, oligodendrocitos o incluso neuronas, por lo que podrían representar una población de células multipotentes en el sistema nervioso central de los adultos y jugar un papel importante en su reparación.

Microglía reactiva

La forma reactiva de la microglía (históricamente también se ha utilizado el término microglía activada) se forma a partir de la microglía ramificada en respuesta a una lesión o a un agente patógeno. Al activarse, proliferan y se transforman en células con forma alargada, sin proyecciones y con gran cantidad de lisosomas y fagosomas.

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La microglia reactiva también se conoce como los “macrófagos del cerebro” y se relacionan con la neuroinflamación. Se acumulan en las zonas donde hay una lesión y representan la forma de máxima respuesta inmunitaria de la microglía.

Microglía ameboide

La forma ameboide de la microglía permite el movimiento libre de la célula a través del tejido nervioso. Tiene la capacidad de fagocitar restos y desechos celulares y se asocian con el desarrollo del sistema nervioso central en la etapa embrionaria, fetal y perinatal, cuando hay numerosos restos celulares que eliminar.

En la etapa postnatal parece que intervienen en la histogénesis del tejido nervioso central, por ejemplo eliminando axones neuronales superfluos o inapropiados.

La microglía ameboide se transforma en la microglía ramificada que se encuentra en los adultos.

Células gitter

Lás células gitter son células microgliales resultantes de la fagocitosis de restos celulares o de material infeccioso. Tienen el citoplasma repleto de gránulos y la capacidad fagocítica saturada.

Microglía perivascular y juxtavascular

A diferencia de los otros tipos de microglía, las microglías perivasculares y juxtavasculares hacen referencia a la localización de las células y no a su función o forma, aunque estas poblaciones microgliales también tienen sus funciones propias.

La microglía perivascular se encuentra sobre todo encerrada en la lámina basal del epitelio vascular de los vasos sanguíneos que riegan el Sistemas Nervioso Central, y han mostrado un papel fundamental en la reparación vascular dentro del sistema nervioso.

La microglía perivascular es repoblada de forma constante a partir de precursores monocíticos procedentes de la médula ósea y responden fuertemente a los antígenos de diferenciación de macrófagos, por lo que también se suelen conocer como macrófagos perivasculares.

Por su parte, las células de la microglía yuxtavascular se encuentran haciendo contacto directo con la lámina basal de los vasos sanguíneos, pero fuera de ella.

Tanto la microglía yuxtavascular como perivascular expresan el Complejo Mayor de Histocompatibilidad clase II incluso a bajos niveles de citoquinas. Pero la yuxtavascular, a diferencia de la perivascular, no se renueva desde precursores de la médula ósea sino por división local como el resto de la microglía residente del SNC.

Funciones

Las células de la microglía desarrollan diversas funciones dentro del Sistema Nervioso Central que se pueden catalogar principalmente en dos categorías: respuesta inmune y mantenimiento de la homeostasis.

Desarrollo y funciones de la microglía
Desarrollo y funciones de la microglía

Fagocitosis y eliminación de productos de desecho

La microglía es muy sensible a pequeños cambios químicos en su entorno, pero además, estas células escanean continuamente sus proximidades en busca de objetos y cambios físicos. Esta función es realizada por la forma ameboide y la forma en reposo.

Si en este escaneo del entorno la célula microglial encuentra un cuerpo que no reconoce, como agentes patógenos externos, una célula dañada, restos de apoptosis o placas seniles, la célula se activa y fagocita el material encontrado.

Esta función se realiza como mantenimiento del tejido nervioso, pero también durante el desarrollo cerebral regulando el número de células precursoras neuronales y eliminando neuronas apoptóticas.

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También parece que las células microgliales pueden envolver y eliminar sinapsis, por lo que tendrían un papel activo en el desarrollo de los circuitos neuronales así como en la poda sináptica.

Citotoxicidad

Además de la fagocitosis, las células microgliales secretan sustancias citotóxicas, como peróxido de hidrógeno y ácido nítrico, que contribuyen a la destrucción y eliminación de patógenos y células propias dañadas.

Señalización extracelular en la respuesta inmune

Relacionado con la función fagocítica descrita anteriormente, la microglía mantiene la homeostasis en las zonas y regiones no infectadas y promueve la respuesta inflamatoria en las zonas infectadas o con tejido dañado.

Para generar la respuesta inflamatoria, la microglía utiliza un complejo sistema de moléculas de señalización extracelular con las que se comunica con otras células microgliales, astrocitos, neuronas, células T y precursores mieloides.

La activación de la microglía hace que comiencen a expresar complejos de histocompatibilidad en la membrana celular y con ello a que se conviertan en células presentadoras de antígeno. Gracias a los mediadores químicos liberados por la microglía, los linfocitos T migran al sistema nervioso central atravesando la barrera hematoencefálica y se unen la microglía para reconocer los antígenos y activar otras específicas de la respuesta inmune.

Reparación

Tras la respuesta inflamatoria, la función de la microglía se encamina a la promoción de la reparación del tejido nervioso dañado, incluyendo la destrucción de sinapsis dañadas, secreción de citoquinas antiinflamatorias y la atracción de neuronas y astrocitos a la zona dañada.

Sin la acción de la microglía, se cree que la reparación y regeneración de los circuitos neuronales dañados sería mucho más lenta o incluso imposible en algunas zonas del sistema nervioso central.

Microgliogénesis

Durante mucho tiempo se pensó que las células microgliales se formaban por diferenciación de la célula madre hematopoyética en la médula ósea, en concreto en el linaje mieloide a partir de monocitos, y que se renovaban constantemente por llegada de nuevos precursores monocíticos a través de la circulación.

Sin embargo, la microglía residente del sistema nervioso central se forma durante el desarrollo embrionario y posteriormente se renueva a sí misma sin la necesidad de nuevos precursores monocíticos periféricos. Solo la microglía perivascular se renueva a partir de precursores periféricos.

Al tener un origen mieloide, la microglía se origina en el mesodermo, a diferencia del resto de células de la gliales que tienen su origen en el tubo neuronal.

Los monocitos también se diferencian en otros tipos de células que migran a diversos tejidos periféricos, principalmente células dendríticas mieloides y macrófagos, y todas ellas comparten muchas similitudes funcionales y bioquímicas.

Por ejemplo, la microglía y los macrófagos utilizan la fagocitosis y la citotoxicidad para destruir cuerpos extraños potencialmente dañinos y ambos actúan como células presentadoras de antígeno.

Implicaciones médicas

La microglía constituye el grupo de células inmunitarias más importantes del sistema nervioso con una función, como se ha mencionado, similar a la función de los macrófagos en los tejidos periféricos. Ante la presencia de una lesión o de patógenos, pasa a forma activa, cambian de forma y migran a la zona dañada donde eliminan los patógenos y las células dañadas.

Como parte de la respuesta, la microglía secreta numerosos mediadores moleculares que regulan la respuesta inmune, tales como citoquinas, quimioquinas, prostaglandinas y agentes citotóxicos.

Además, la microglía también produce citoquinas antiinflamatorias una vez la situación se ha controlado para promover la reparación de la zona dañada.

El equilibrio entre el papel protector y el papel citotóxico, que también afecta a las neuronas, es clave durante el desarrollo del sistema nervioso y durante su reparación, pero puede verse afectado. En este sentido, la microglía es muy estudiada por su papel perjudicial en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, Parkinson o la Esclerosis Múltiple.

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Referencias
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  2. Giuseppe Faraco et al. (Agosto 2017). Brain perivascular macrophages: characterization and functional roles in health and disease. Journal of Molecular Medicine. doi: 10.1007/s00109-017-1573-x.
  3. Tom Faga (Abril 2007). Immune Scavengers Target Alzheimer’s Plaques. News and research, Harvard Medical School.