La glía desencadena la eliminación de las sinapsis durante el desarrollo

Durante los primeros estadios del desarrollo se produce un fenómeno de poliinervación durante el que se crea un gran número de sinapsis. Posteriormente, sin embargo, los circuitos neuronales requieren de un proceso de eliminación del exceso de conectividad para adquirir una completa funcionalidad. En un trabajo llevado a cabo por el equipo del Laboratorio de Neurobiología Celular y Molecular de la Universidad de Barcelona y del IDIBELL, publicado en la revista Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS), se muestra cómo una proteína segregada por la glía es un desencadenante para la eliminación de las sinapsis en este proceso.

«La eliminación del exceso de contactos sinápticos tiene lugar en los estadios iniciales de desarrollo neuronal y es necesaria para refinar la función de los circuitos neuronales», explica Artur Llobet, profesor investigador de la Facultad de Medicina de la Universidad de Barcelona y del IDIBELL. Según el especialista, para adquirir una buena funcionalidad neuronal se deben crear las conexiones correctas, tanto en número como en ubicación: «Un mayor número de sinapsis no siempre mejora la funcionalidad. Por lo tanto, conocer los mecanismos, tanto de la creación como de la eliminación de sinapsis, puede ser útil para tratar aquellas enfermedades en las que se da una mala conectividad», apunta el investigador.

La poda sináptica
La llamada proteína secretada ácida y rica en cisteína (SPARC) se ha identificado en este trabajo como un desencadenante de la eliminación de sinapsis en el proceso de poda sináptica (pruning, en inglés). Las neuronas responden a la presencia de altas concentraciones de esta proteína iniciando un proceso autónomo de eliminación sináptica. Ahora bien, la glía secreta muchas más moléculas, y por tanto, SPARC podría ser el primer componente de un grupo más extenso de proteínas capaces de iniciar el proceso de poda sináptica. «Esta investigación destaca el papel relevante de la glía en el proceso sináptico, hasta ahora desconocido», concluye Llobet

El equipo del Laboratorio de Neurobiología Celular y Molecular de la Universidad de Barcelona que encabeza el Dr. Llobet trabaja con un tipo de preparación en el que se cultivan neuronas individuales sin presencia de glía. Para ello, se utilizan gotas de colágeno que forman unas microislas en una base de agar. Las neuronas crecen únicamente en las zonas de colágeno, y cuando solo hay una neurona, esta termina conectándose con ella misma. La neurona deviene pre y post sináptica a la vez. «Un sistema neuronal tan controlado nos permite estudiar in vitro los factores gliales de forma individual; ya que la conectividad en este sistema es conocida», explica Llobet.

Por otro lado, también se han llevado a cabo experimentos con un modelo in vivo de rana (Xenopus tropicalis) y se ha visto cómo, al introducir la región activa de la proteína SPARC (el dominio C-terminal) en la cola de los renacuajos, se observa que estos pierden temporalmente la capacidad de nadar.

Tal como se observa en las imágenes 3D obtenidas mediante un microscopio confocal LSM, las uniones neuromusculares —concretamente, en el punto de unión entre el músculo y la neurona motora—, así como los axones de las motoneuronas se retraen al añadir la proteína SPARC. Como el efecto es transitorio, cuando se recupera la inervación, los renacuajos recuperan el movimiento espontáneo.

Referencia del artículo:
López-Murcia, F. J.; Terni, B.; Llobet, A. «SPARC triggers a cell-autonomous program of synapse elimination». Proceedings of the National Academy of Sciences, octubre de 2015. Doi: 10.1073/pnas.1512202112