Capas neuroepitelial, del manto y marginal
La pared del tubo neural recién cerrado está constituida por células
neuroepiteliales. Estas células se distribuyen en todo el espesor de la pared y
forman un epitelio seudoestratificado grueso (Fig. 18-6). Se conectan por medio
de complejos de unión en el lumen. Durante la etapa de surco neural y de
inmediato tras el cierre del tubo se dividen con rapidez y producen cada vez más
células neuroepiteliales. De manera colectiva constituyen la capa neuroepitelial
o neuroepitelio.
Una vez que el tubo neural se cierra las células neuroepiteliales comienzan a
transformarse en otro tipo de células que se caracteriza por su núcleo redondo
grande con nucleoplasma pálido y un nucleolo con tinción oscura. Se trata de las
células nerviosas primitivas o neuroblastos (Fig. 18-7). Forman la capa del
manto, una zona en torno a la capa neuroepitelial (Fig. 18-8). La capa del manto
forma más tarde la sustancia gris de la médula espinal.
La capa más externa de la médula espinal, la capa marginal, contiene fibras
nerviosas que emergen de los neuroblastos de la capa del manto. Como
consecuencia de la mielinización de las fibras nerviosas, esta capa adquiere una
tonalidad blanca y por ende se denomina sustancia blanca de la médula
espinal (Fig. 18-8).
Placas basal, alar, del techo y del piso
Como consecuencia de la adición continua de neuroblastos a la capa del manto,
cada uno de los lados del tubo neural muestra un engrosamiento ventral y uno
dorsal. Los engrosamientos ventrales, las placas basales, que contienen a las
células motoras del asta anterior, constituyen las áreas motoras de la médula
espinal; los engrosamientos dorsales, las placas alares, forman las áreas
sensitivas (Fig. 18-8 A). Una hendidura longitudinal, el surco limitante, marca
el límite entre ambas. Las porciones dorsal y ventral de la línea media del tubo
neural, conocidas como placas del techo y del piso, respectivamente, carecen de
neuroblastos; fungen ante todo como las vías para el cruce de las fibras
nerviosas de un lado a otro.
Además del asta anterior motora y del asta posterior sensitiva, un grupo de
neuronas se acumula entre las dos áreas y da origen a un asta intermedia
pequeña (Fig. 18-8 B). Esta asta, que contiene neuronas de la división simpática
del sistema nervioso autónomo (SNA), solo se identifica en los niveles torácico
(T1 a T12) y lumbar superior (L2 a L3) de la médula espinal.
Diferenciación histológica
Células neurales
Los neuroblastos, o células nerviosas primitivas, se forman de manera exclusiva
por la división de las células neuroepiteliales. Al inicio tienen un proceso central
que se extiende hacia el lumen (dendrita transitoria), pero cuando migran
hacia la capa del manto, este proceso desaparece y los neuroblastos durante
algún periodo son redondos y apolares (Fig. 18-9 A). Al avanzar la
diferenciación, aparecen dos procesos citoplásmicos nuevos a lados opuestos del
cuerpo celular y se forma un neuroblasto bipolar (Fig. 18-9 B). El proceso en
uno de los extremos de las células se elonga con rapidez para constituir el axón
primitivo, en tanto el del otro extremo desarrolla una serie de arborizaciones
citoplásmicas, las dendritas primitivas (Fig. 18-9 C). Esta célula entonces se
conoce como neuroblasto multipolar y durante el desarrollo posterior se
convierte en una célula nerviosa adulta o neurona. Una vez que se forman, los
neuroblastos pierden su capacidad para dividirse. Los axones de las neuronas de
la placa basal atraviesan la zona marginal y pueden observarse en el aspecto
ventral de la médula espinal. Conocidos de manera conjunta como raíz ventral
motora del nervio espinal, conducen impulsos motores desde la médula espinal
hasta los músculos (Fig. 18-10).
Los axones de las neuronas del asta dorsal sensitiva (placa alar) se
comportan de manera distinta a los del asta ventral. Penetran a la capa marginal
de la médula, por la que se dirigen ya sea hacia niveles más altos o más bajos,
para convertirse en neuronas de asociación.
Células de la glía
La mayor parte de las células de sostén primitivas, los glioblastos, se forman a
partir de células neuroepiteliales una vez que cesa la producción de neuroblastos.
Los glioblastos migran desde la capa neuroepitelial hasta las capas del manto y
la marginal. En la capa del manto se diferencian en astrocitos protoplásmicos y
astrocitos fibrilares (Fig. 18-11). Estas células se alojan entre los vasos
sanguíneos y las neuronas, donde dan soporte y desempeñan funciones
metabólicas.
Otro tipo de célula de sostén que quizá derive de los glioblastos es el
oligodendrocito. Esta célula, que se identifica ante todo en la capa marginal,
forma vainas de mielina en torno a los axones ascendentes y descendentes de la
capa marginal.
Durante la segunda mitad del proceso de desarrollo aparece en el SNC un
tercer tipo de célula de sostén, la célula de la microglía. Este tipo de célula con
gran capacidad fagocítica se forma a partir del mesénquima vascular cuando los
vasos sanguíneos crecen hacia el interior del sistema nervioso (Fig. 18-11). Una
vez que las células neuroepiteliales dejan de producir neuroblastos y glioblastos
se diferencian en células ependimarias que revisten el canal central de la médula
espinal.
Células de la cresta neural
Durante la elevación de la placa neural aparece un grupo de células a lo largo de
cada borde (cresta) de los pliegues neurales (Fig. 18-2). Estas células de la
cresta neural son de origen ectodérmico y se distribuyen a todo lo largo del
tubo neural. Las células de la cresta migran en dirección lateral y dan origen a
los ganglios sensitivos (ganglios de la raíz dorsal) de los nervios espinales y a
otros tipos de células (Fig. 18-2).
En una fase posterior del desarrollo los neuroblastos de los ganglios
sensitivos forman dos procesos (Fig. 18-10 A). Los procesos de crecimiento
central penetran por la región dorsal del tubo neural. En la médula espinal
pueden terminar en el asta dorsal o ascender por la capa marginal hasta alguno
de los centros cerebrales superiores. Estos procesos se conocen de manera
colectiva como raíz dorsal sensitiva del nervio espinal (Fig. 18-10 B). Los
procesos que crecen hacia la periferia se unen a fibras de las raíces ventrales
motoras y participan así en la formación del tronco del nervio espinal. De
manera eventual, estos procesos terminan en los órganos receptores sensitivos.
Así, los neuroblastos de los ganglios sensitivos que derivan de las células de la
cresta neural dan origen a las neuronas de la raíz dorsal.
Además de formar ganglios sensitivos, las células de la cresta neural se
diferencian en neuroblastos autónomos, células de Schwann, células
pigmentadas, odontoblastos, meninges y mesénquima de los arcos faríngeos (v.
Cuadro 6-1, p. 78).
Nervios espinales
Las fibras nerviosas motoras comienzan a aparecer durante la cuarta semana,
generándose a partir de los cuerpos de las células nerviosas en las placas
basales (astas ventrales) de la médula espinal. Estas fibras se unen en haces
conocidos como raíces nerviosas ventrales (Fig. 18-10). Las raíces nerviosas
dorsales que contienen fibras sensitivas se originan a partir de los cuerpos de
las células nerviosas ubicadas fuera de la médula espinal, en los ganglios de la
raíz dorsal (ganglios espinales), formados por las células de la cresta neural.
Los procesos derivados de estos ganglios integran haces que crecen hacia las
astas dorsales de la médula espinal. Los procesos distales se unen a las raíces
nerviosas ventrales para formar un nervio espinal (Fig. 18-10). De este modo,
las fibras de la raíz dorsal proveen inervación sensitiva, en tanto las fibras de la
raíz ventral aportan la inervación motora y, por ende, los nervios espinales
contienen tanto fibras sensitivas como motoras. Casi de inmediato los nervios
espinales se dividen en ramas primarias dorsal y ventral, que contienen
fibras tanto motoras como sensitivas. Las ramas primarias dorsales inervan la
musculatura axial dorsal, las articulaciones vertebrales y la piel de la espalda.
Las ramas primarias ventrales inervan las extremidades y la pared anterior del
cuerpo, y forman los plexos nerviosos principales (plexo braquial y plexo
lumbosacro).
Mielinización
Las células de Schwann mielinizan los nervios periféricos, y cada una de ellas
se encarga del proceso en un solo axón. Estas células se originan a partir de la
cresta neural, migran hacia la periferia y se enrollan en torno a los axones para
formar la vaina del neurilema (Fig. 18-12). Al inicio del cuarto mes de vida
fetal muchas fibras nerviosas adquieren un aspecto blanquecino como
consecuencia del depósito de mielina, formada por los giros numerosos de la
membrana de la célula de Schwann en torno a sus axones (Fig. 18-12 C).
La vaina de mielina que circunda a las fibras nerviosas en la médula espinal
tiene un origen del todo distinto, las células de la oligodendroglía (Fig. 18-12
B, C). A diferencia de las células de Schwann, un solo oligodendrocito puede
mielinizar hasta 50 axones. Si bien la mielinización de las fibras nerviosas en la
médula espinal inicia alrededor del cuarto mes de la vida intrauterina, algunas de
las fibras motoras que descienden desde los centros cerebrales superiores hasta
la médula espinal no desarrollan mielinización sino hasta el primer año de la
vida posnatal. Los tractos del sistema nervioso desarrollan mielinización casi al
mismo tiempo que comienzan a funcionar.
Cambios de posición de la médula espinal
En el tercer mes del desarrollo la médula espinal se extiende a todo lo largo del
embrión, y los nervios espinales pasan por los forámenes intervertebrales en su
nivel de origen (Fig. 18-13 A). A pesar de esto, con el paso del tiempo la
columna vertebral y la dura madre se elongan con más rapidez que el tubo
neural, y el extremo terminal de la médula espinal de manera gradual se desplaza
hacia un nivel más alto. Al nacer, este extremo se ubica en el nivel de la tercera
vértebra lumbar (Fig. 18-13 C). Como consecuencia de este crecimiento
desproporcional, las raíces dorsales y ventrales de los nervios espinales tienen
orientación oblicua desde su segmento de origen en la médula espinal hasta el
nivel correspondiente de la columna vertebral, en que las raíces correspondientes
se unen para constituir los nervios espinales. La duramadre permanece insertada
en la columna vertebral a nivel coccígeo.
En el adulto la médula espinal termina entre el nivel de L2 y L3, en tanto el
saco dural y el espacio subaracnoideo se extienden hasta S2. En el extremo
inferior de la médula espinal, una extensión formada por piamadre y similar a un
hilo se extiende en dirección caudal, pasa por la duramadre, que le da una
cubierta en S2 y se extiende hasta la primera vértebra coccígea. Esta estructura
se denomina filum terminale, y señala el trayecto de regresión de la médula
espinal, al tiempo que da sostén a esa estructura (la porción cubierta por la
duramadre y que se extiende desde S2 hasta el cóccix, también se denomina
ligamento coccígeo). Las raíces dorsal y ventral de los nervios espinales por
debajo del extremo terminal de la médula en L2-L3 constituyen en conjunto la
cauda equina (cola de caballo). Cuando se hace una extracción de líquido
cefalorraquídeo mediante una punción lumbar, la aguja se inserta en la región
lumbar inferior (L4-L5) para evitar el extremo inferior de la médula espinal.
Regulación molecular de la diferenciación de la médula espinal
Las regiones dorsal (sensitiva) y ventral (motora) de la médula espinal en
desarrollo dependen de gradientes de concentración entre factores de
crecimiento miembros de la familia del factor de crecimiento transformante β
(TGF-β), que secreta la región dorsal del tubo neural, así como de Sonic
hedgehog (SHH), secretada por la notocorda y la placa del piso (Fig. 18-14 A).
Al inicio, las proteínas morfogenéticas óseas (BMP) de los tipos 4 y 7 son
secretadas por el ectodermo suprayacente al tubo neural, y la presencia de estas
proteínas establece un segundo centro de señalización en la placa del techo. A
continuación la BMP4 en la placa del techo desencadena una cascada de
proteínas de la familia del TGF-β, entre ellas BMP5, BMP7, activina y dorsalina
en la placa del techo y la región circundante. Esta cascada está organizada de tal
modo en tiempo y espacio que establece un gradiente de concentración de estos
factores. Como resultado, las células cercanas a la placa del techo se exponen a
las concentraciones más altas, en tanto aquéllas en posición más ventral reciben
una cantidad cada vez menor de estos factores.
Eventos similares ocurren en la región ventral del tubo neural, excepto
porque la molécula de señalización es SHH. Este factor se expresa en primer
lugar en la notocorda, y le sigue el establecimiento de un segundo centro de
señalización en la placa del piso (Fig. 18-14 A). El resultado es una
concentración decreciente de SHH entre la región ventral y la dorsal del tubo
neural.
De este modo, se superponen dos gradientes de concentración de miembros
de la familia del TGF-β y SHH. Estos gradientes activan a continuación a
factores de transcripción que regulan la diferenciación de las neuronas sensitivas
y motoras. Por ejemplo, una concentración alta de factores TGF-β y niveles muy
bajos de SHH en el tubo dorsal neural activan a PAX3 y PAX7, que controlan la
diferenciación de las neuronas sensitivas (Fig. 18-14 B). De igual modo,
concentraciones altas de SHH y muy bajas de moléculas TGF-β en la región
ventral extrema dan origen a la activación de NKX2.2 y NKX6.1, y la formación
de neuronas ventrales. Justo por detrás de esta región, donde existen
concentraciones un poco más bajas de SHH y más altas de moléculas de TGF-β,
se induce la expresión de NKX6.1 y PAX6, y estos factores de transcripción
desencadenan la diferenciación de las células del asta ventral motora. Estas
interacciones siguen produciendo todos los distintos tipos de neuronas de la
médula espinal.
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