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Biología celular de las neuronas y la glía 19
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Transporte axónico
Las neuronas tienen un elaborado sistema de transporte que mueve
orgánulos y macromoléculas entre el soma y el axón y sus terminales.
El transporte en el axón se produce en ambas direcciones (tabla 2-2;
fig. 2-6). El transporte axónico desde el soma hacia los terminales se
llama anterógrado u ortógrado; el transporte desde los terminales
hacia el soma se denomina retrógrado.
El transporte axónico anterógrado se clasifica según sus componentes
en rápido y lento. El transporte rápido, que se produce a velocidades
de hasta 400 mm/día, se basa en la acción de una proteína llamada
cinesina. Esta es una adenosín trifosfatasa (ATPasa), que mueve
vesículas que contienen macromoléculas y mitocondrias a lo largo
de los microtúbulos de una manera muy similar a como un pequeño
insecto se arrastra a lo largo de una hierba. El transporte lento desplaza
componentes estructurales y metabólicos importantes desde el soma
hasta los terminales axónicos, y su mecanismo es menos conocido.
El transporte axónico retrógrado permite a la neurona responder
a moléculas, por ejemplo a factores de crecimiento, que son captados
cerca del terminal axónico por pinocitosis o por endocitosis mediada
por receptor. Además, esta forma de transporte participa en el reciclaje
continuo de los componentes del terminal axónico. El transporte
retrógrado a lo largo de los microtúbulos axónicos es impulsado por
la proteína dineína en lugar de por la cinesina.
El transporte axónico es importante en la patogenia de algunos
trastornos neurológicos humanos. El virus de la rabia se replica en
el tejido muscular del lugar de la mordedura por un animal rabioso
y es después transportado en dirección retrógrada hacia los somas
de las neuronas que inervan el músculo. Las neuronas producen y
diseminan copias del virus de la rabia, que por su parte son captadas
por los terminales de células adyacentes. De este modo, la infección se
generaliza por todo el SNC, causando los cambios del comportamiento
propios de esta enfermedad. Desde el SNC el virus viaja hacia las
glándulas salivares, por medio de transporte axónico anterógrado,
a través de las neuronas que inervan estas glándulas. Las glándulas
salivares infectadas, por su parte, vierten el virus a la saliva.
La toxina producida por la bacteria Clostridium tetani también se
transporta en dirección retrógrada por células nerviosas cuyos axones
finalizan en el lugar de la infección. La toxina tetánica es liberada desde
el soma neuronal y es absorbida por los terminales de las neuronas
vecinas. Sin embargo, a diferencia del virus de la rabia, que se replica
en el soma, la toxina tetánica se diluye al ser transmitida de célula a
célula. A pesar de este efecto diluyente, los pacientes infectados con
C. tetani pueden sufrir una gran variedad de déficits neurológicos.
Transporte axónico como herramienta
en investigación
La capacidad de las neuronas de transportar materiales intracelulares
se emplea en la investigación de las conexiones neuronales. Por ejemplo,
cuando se inyecta la enzima peroxidasa de rábano (HRP) o un
trazador fluorescente en regiones que contienen terminales axónicos,
es absorbida por dichas prolongaciones y transportada, en dirección
retrógrada, hacia el soma. Tras el procesamiento histológico pueden
visualizarse los somas que contienen estos trazadores retrógrados. La
presencia de mareaje en un soma celular indica que la neurona tiene
terminales axónicos en el lugar de la inyección.
Los estudios con trazadores pueden también aprovechar el sistema
de transporte anterógrado de las neuronas. Por ejemplo, si se
Tabla 2-2 Características del transporte axónico
DIRECCIÓN
DE TRANSPORTE
inyectan aminoácidos marcados radiactivamente en un grupo de
somas neuronales, se incorporarán a las proteínas neuronales y serán
transportados en dirección anterógrada. Los axones que contengan
las proteínas marcadas pueden detectarse mediante autorradiografía.
Otro trazador anterógrado comúnmente usado es la HRP conjugada
con aglutinina de germen de trigo (WGA-HRP), una molécula de
unión a glicoproteínas (lectina). Los trazadores anterógrados se emplean
para identificar los patrones de distribución de axones que
surgen de una población específica de somas neuronales.
El hecho de que el soma sea el centro trófico de la neurona proporciona
otros dos métodos de estudio de las conexiones en el sistema
nervioso. Si se destruye el soma celular, el axón sufre una degeneración
anterógrada (walleriana). Estos axones degenerados pueden visualizarse
mediante la impregnación del tejido nervioso con nitrato de
plata. Las variaciones de este método hacen posible realizar estudios
en material humano obtenido de autopsias. A la inversa, la lesión del
axón provocará un conjunto de alteraciones en el soma celular que
son denominadas cromatólisis. El soma se hincha, el núcleo toma una
posición excéntrica y los gránulos de Nissl se dispersan (precisamente
de la destrucción de las estructuras de la célula afines al colorante
deriva el nombre cromatólisis). Esta técnica ha sido empleada también
en experimentación animal y en material humano de autopsias.
Retrogrado
(mediado
por dineína)
Microtúbulos
Anterógrado
(mediado
por cinesina)
VbsícuIb _________
endocítica
'■n. Vesícula smápbca
Figura 2-6. Transporte axónico anterógrado y retrógrado.
VELOCIDAD
DE TRANSPORTE MECANISMO PROPUESTO SUSTANCIAS TRANSPORTADAS
Anterógrada Rápida (100-400 mm/día) Cinesina, microtúbulos
Neurotransmisores en vesículas, mitocondrias
Proteínas en vesículas
Lenta (~1 mm/día) Desconocido Componentes proteicos del citoesqueleto (actina,
miosina, tubulina)
Enzimas citosólicas relacionadas con neurotransmisores
Retrógrada Rápida (50-250 mm/día) Dineína, microtúbulos Macromoléculas en vesículas, mitocondrias «viejas» y
vesículas pinocíticas procedentes del terminal axónico