Redescubriendo la matriz extracelular en el sistema nervioso
José Carlos Dávila
Hasta hace muy pocos años, la matriz extracelular era patrimonio exclusivo de los tejidos conectivos, o al menos eso era lo que parecía desprenderse de la mayoría de los textos de histología. Proteínas como el colágeno o la elastina, glucosaminoglucanos (abreviadamente GAGs) como el ácido hialurónico, condroitín-sulfato o dermatán-sulfato, y proteoglucanos (GAGs unidos covalentemente a proteínas) eran componentes habituales de los diferentes tipos de tejidos conectivos, tejidos compuestos por células y una matriz extracelular abundante. Justamente las principales propiedades físico-químicas de estos tejidos conectivos eran atribuibles a su matriz y ésta, a su vez, debía sus características a la presencia de estos tipos de moléculas mencionadas.
Otros tejidos, típicamente celulares, como el tejido epitelial y el nervioso carecían Œvirtualmente¹ de matriz extracelular. Las células, elemento principal y Œúnico¹ de estos tejidos, estaban tan estrechamente unidas unas a otras que no existía apenas espacio intercelular y, por ende, matriz extracelular. Varias fueron las circunstancias que condujeron a la comunidad científica a negar (o al menos a despreciar) la existencia de una matriz extracelular notable en el sistema nervioso.
La primera de ellas se remonta más de 100 años atrás, cuando un célebre anatomopatólogo alemán, R. Virchow, introdujo el concepto de la neuroglía para designar a aquellas células que servían como elemento de soporte del cerebro, una especie de Œpegamento¹ para las neuronas. El tejido nervioso era así diferente a otros tejidos que tenían algún tipo de sustancia intercelular cementante.
Ya por aquel entonces otro investigador alemán, H. Gierke, publicaba un trabajo en el que indicaba que el armazón de soporte del cerebro no estaba formado solamente por las células gliales, sino que existía también una sustancia fundamental. Realizó incluso una descripción detallada de la misma (era homogénea, amorfa, transparente y blanda, pero firme), basándose en la apariencia del material que quedaba tras la extracción de los componentes neurales de tejidos tratados con mordientes, e hizo una estimación (bastante acertada por cierto) de la cantidad de sustancia fundamental en la materia gris cerebral (entre el 20 y 25% del volumen total). Sin embargo, con la llegada de los métodos de impregnación argéntica (métodos Golgi), la atención de la mayoría de los neurocientíficos, capitaneados por S. Ramón y Cajal, se desvió hacia la visualización de las neuronas y células gliales, dejando completamente olvidado el estudio de la sustancia fundamental.
Un nuevo acercamiento al estudio de la matriz extracelular en el sistema nervioso surgió en los años 60 con la aplicación de técnicas histoquímicas (como la técnica del ácido peryódico-Schiff, abreviadamente PAS) al cerebro de vertebrados. La existencia de material PAS+ en dichos cerebros revelaba la existencia de una matriz extracelular, formada probablemente por Œmucopolisacáridos¹, condroitín-sulfato, glucoproteínas y ácido hialurónico.
Por aquellos mismos años, sin embargo, el estudio del sistema nervioso estaba dominado por la microscopía electrónica de transmisión, que contribuyó de forma decisiva negando la existencia de una matriz extracelular dentro del cerebro. Las fotomicrografías electrónicas obtenidas de material nervioso, tras Œsofisticados¹ métodos de preservación del material, no dejaban lugar a dudas: el espacio intercelular que quedaba entre las membranas plasmáticas de las células nerviosas y gliales era tan ínfimo que si había matriz extracelular ésta era despreciable.
A pesar de algún que otro intento ya olvidado de evidenciar la matriz extracelular en el cerebro, no ha sido hasta hace muy pocos años cuando una serie de investigadores, usando métodos basados en la dilución de colorantes, han demostrado que el cerebro contiene un espacio extracelular nada despreciable, cuyo volumen oscila entre el 15 y 25% del total, con ligeras diferencias regionales.
Un Œcompartimento¹ especial de la matriz extracelular es el que se encuentra rodeando a ciertas células nerviosas, formando las denominadas Œredes perineuronales¹. Se trata de una forma de matriz extracelular que se expresa específicamente alrededor del cuerpo celular y las dendritas de algunas neuronas, fundamentalmente interneuronas, a lo largo del encéfalo y médula espinal en muchas especies animales, incluido el hombre. Estas redes perineuronales, constituidas por típicas moléculas de matriz (glucoproteínas, proteoglucanos y ácido hialurónico), están confinadas al espacio interpuesto entre las prolongaciones de las células gliales y las neuronas que delimitan. En general, las redes perineuronales se localizan preferentemente en aquellas neuronas que tienen una gran superficie de su membrana somática y dendrítica involucrada en la recepción de contactos sinápticos.
Aunque las redes perineuronales fueron descritas por vez primera por Golgi en 1893, quien ya por aquel entonces les atribuyó un papel de soporte y protección, actualmente la función de estas estructuras, así como la del resto de la matriz extracelular en el sistema nervioso continúa siendo especulativa.
Entre las funciones propuestas para las moléculas de la matriz extracelular en el cerebro, están las implicadas en fenómenos de desarrollo (migración celular, crecimiento y guía de axones y dendritas), formación y estabilización de las sinapsis, mantenimiento de la homeostasis iónica, modulación de los neurotransmisores, diferenciación y migración de células gliales, e incluso unión de otras moléculas de la matriz al citoesqueleto de la neurona.
Fuera ya de toda duda la existencia de una amplia matriz extracelular dentro del sistema nervioso, a partir de ahora habrá que tener muy en cuenta la interacción neurona-matriz que, en ciertas localizaciones, podrá conferir diferencias funcionales sutiles a regiones específicas del sistema nervioso central.
José Carlos Dávila es Profesor Titular de Biología Celular en la Universidad de Málaga