Las células inmunes en el cerebro humano pueden ser fundamentales para orquestar el desarrollo del órgano en el útero porque desencadenan un aumento dramático en un tipo importante de células nerviosas, sugieren una nueva investigación.
Las estimaciones sugieren que estas células clave, conocidas como interneuronas inhibitorias, representan aproximadamente el 25% al 50% de las neuronas en la corteza adulta, el tejido arrugado que cubre la superficie del cerebro. De hecho, la corteza humana trae Más del doble del número de interneuronas Cómo lo hace la corteza del mouse.
Estas interneuronas son signos entre otras células cerebrales y ayudan a mantener esa señalización bajo control con un mensajero químico llamado GABA. Como el «inhibidor» de mensajero principal del cerebro, GABA ayuda a reducir la actividad cerebral, haciendo que las neuronas sean menos propensas a disparar, equilibrando así las señales de «emoción» que amplifican la actividad cerebral. Varios trastornos se han relacionado con problemas con las interioruronas, incluido epilepsia, autismo Y esquizofrenia.
Ahora, en un estudio publicado el 6 de agosto en la revista NaturalezaLos investigadores descubrieron una fuerza que empuja las interneuronas a multiplicarse en el cerebro humano en desarrollo, y dicen que podría ser único para nuestra especie.
«Por eso no podemos usar modelos animales tradicionales», coautor del estudio Diankun YuDijo la ciencia en vivo en la ciencia en vivo. Para descubrir este mecanismo que solo puede tener lugar en el cerebro humano, los investigadores han desarrollado un organoide -Un estructura 3D en miniatura, cultivada por células madre, que imita una estructura de tamaño natural que se encuentra en el cuerpo humano.
Antes del estudio organoide, la investigación sobre animales de laboratorio sugirió un vínculo entre la activación del sistema inmunitario materno durante el embarazo y un menor número de interneuronas en la corteza de sus descendientes, en comparación con la descendencia que no ha experimentado una alteración inmune. Este tipo de activación podría ocurrir en respuesta a una infección viral o bacteriana, por ejemplo. Los autores del estudio lo han explorado en Búsquedas anteriores con ratones de laboratorioen el que identificaron un jugador clave detrás de la conexión: Micoglia, las células inmunes residentes del cerebro.
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En los últimos cinco años, los científicos han comenzado a reconocer cómo se desarrolla el sistema inmune y el sistema nervioso en paralelo, el coautor estudio Dr. Xianhua PiaoLive Science in Live Science dijo que un médico-científico especializado en neonatología y neurociencia del desarrollo en la UCSF.
«La Micoglia realmente perfeccionó y regula el desarrollo nervioso», dijo los resultados del nuevo estudio. «Realmente agrega una nueva dimensión sobre cómo la Micgoglia realiza su función».
El equipo construido en trabajos anteriores de otros grupos de investigación desarrollar sus organoides, que se parecían a una estructura clave en el cerebro fetal de la cual surgen muchas interneuronas corticales. Esta estructura es temporal, que aparece alrededor de la octava semana de embarazo en humanos y desaparece unos ocho meses después del nacimiento, dijo Piao. Los investigadores encontraron una manera de incorporar la micoglia en este modelo, que nunca antes se había hecho, agregado.
El equipo descubrió que la Micoglia en sus organoides era una fuente clave de factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF1) en los minibras de desarrollo y que la sustancia ha contribuido a guiar el aumento dramático en las interneuronas observadas en el desarrollo temprano.
Cuando el equipo probó lo que sucedería cuando desactivaron el informe IGF1 de varias maneras, descubrieron que bloqueó el rápido aumento de las interneuronas. Sin embargo, «cuando eliminamos este gen en el Micoglia en el modelo de ratón, no hemos visto ningún cambio», dijo Piao. Esto sugiere que esta cadena de eventos iniciados por IGF1 realizados en Micoglia puede ser única para los humanos.
«Estos resultados indican una adaptación evolutiva de la función micoglial para apoyar la mayor demanda de interneuronas en la corteza humana», escribieron los investigadores en su relación. En resumen, este descubrimiento sugiere una característica de la evolución humana que podría ayudar a explicar nuestras habilidades cognitivas únicas.
Dicho esto, los organoides no son réplicas exactas del cerebro humano, por lo que hay un límite para lo que los modelos 3D nos pueden decir. «Hasta ahora, el modelo es lo suficientemente bueno para en particular la fase de proliferación, la fase muy temprana» del desarrollo, dijo Yu. Pero actualmente, estos organoides no hacen lo mismo con las fases posteriores del desarrollo del cerebro, observó. Además, no capturan la actividad a nivel de circuito en el cerebro, dijo Piao, que muestra solo actividades dentro de estructuras más pequeñas y aisladas.
El trabajo futuro podría ayudar a aclarar aún más este papel previamente desconocido de las células inmunes en el cerebro, dijo.
