Filopodios dendríticos - Dendritic filopodia
Los filopodios dendríticos son pequeñas protuberancias membranosas que se encuentran principalmente en tramos dendríticos de neuronas en desarrollo. Estas estructuras pueden recibir información sináptica y pueden convertirse en espinas dendríticas . Los filopodios dendríticos generalmente están menos estudiados que las espinas dendríticas porque su naturaleza transitoria hace que sean difíciles de detectar con técnicas de microscopía tradicionales. La preparación de la muestra también puede destruir los filopodios dendríticos. Sin embargo, se ha determinado que los filopodios en los ejes dendríticos son distintos de otros tipos de filopodios (incluso los que se encuentran en los conos de crecimiento dendríticos) y pueden reaccionar a los estímulos de diferentes maneras.
Estructura
Los filopodios dendríticos son delgados y con forma de pelo. Se definen por tener una longitud que es al menos el doble del ancho y no muestran la cabeza bulbosa que se encuentra en las espinas dendríticas . Los filopodios carecen de la mayoría de los orgánulos celulares y están compuestos principalmente de elementos citoesqueléticos de actina . Los contactos sinápticos pueden ocurrir a lo largo de los filopodios, no solo al final.
Papel en la transmisión sináptica
Los filopodios dendríticos pueden ser el sitio de sinapsis en ciertas regiones del sistema nervioso. En algunos tipos de células neuronales, como en las células ganglionares de la retina de rata, las espinas dendríticas no están presentes, lo que sugiere que en estos casos, la sinaptogénesis ocurre principalmente en los ejes dendríticos o en los propios filopodios. Los filopodios pueden hacer sinapsis con los axones vecinos tanto a lo largo del filopodio como en la punta. La actividad sináptica en los filopodios dendríticos puede alterar su morfología o inducir su transformación en espinas dendríticas (ver transformación en espinas ).
Papel en el desarrollo
En las primeras etapas del desarrollo neural , los ejes dendríticos están abrumadoramente poblados por filopodios dendríticos. Gradualmente, la cantidad de filopodios comienza a disminuir en consonancia con un aumento en la cantidad de espinas. Eventualmente, las espinas se convierten en la estructura dominante en los ejes dendríticos con solo unos pocos filopodios presentes. Los filopodios parecen crecer en respuesta a pulsos localizados de glutamato, lo que sugiere que pueden desempeñar un papel en la dirección de la ramificación dendrítica.
Transformación en espinas
Los filopodios dendríticos se pueden observar fácilmente transformándose en espinas dendríticas . Se ha propuesto que los filopodios pueden representar los precursores de las espinas dendríticas y que su transitoriedad y motilidad pueden permitir la selección de socios sinápticos. La selección de socios sinápticos puede depender de la actividad sináptica detectada en la vecindad del filopodio. La señalización de glutamato localizada en el área de los filopodios dendríticos provoca un aumento en la longitud de los filopodios, mientras que el bloqueo de los receptores de glutamato reduce el número de filopodios dendríticos. Por lo tanto, las células postsinápticas pueden utilizar filopodios dendríticos para detectar axones que pasan. Una vez establecido el contacto entre el filopodio dendrítico y un axón vecino, el filopodio se retrae y la cabeza comienza a hincharse, adquiriendo una morfología más parecida a una espina. En esta etapa, la sinapsis se considera madura y se percibe como más estable.
Aunque se ha observado que los filopodios dendríticos se convierten en espinas dendríticas , se desconoce el proceso a través del cual esto ocurre. Los estudios han informado que los filopodios pueden pasar por más de una etapa de desarrollo antes de convertirse en espinas , y que la agrupación de ciertas proteínas como Drebrin puede usarse para identificar la madurez de los filopodios. Las espinas maduras contienen enriquecimiento de la proteína PSD95 en sus cabezas, y PSD95 se usa a menudo como indicador de la madurez de la columna. Sin embargo, los filopodios dendríticos pueden adoptar morfologías similares a espinas incluso sin proteínas de densidad postsinápticas, lo que apunta a la remodelación de actina como el proceso principal responsable del desarrollo de espinas a partir de filopodios. Los análisis citoesqueléticos de espinas frente a filopodios han encontrado que una morfología similar a una espina está asociada con un mayor número de filamentos de actina ramificados. Por lo tanto, las proteínas que interactúan con el complejo arp2 / 3 , así como la F-actina, están bajo investigación para su participación en este proceso. Dado que los filopodios también son sensibles a las concentraciones locales de glutamato , las proteínas que interactúan con los receptores de NMDA en los filopodios dendríticos también son candidatas para la regulación de este proceso.
Papel en la plasticidad sináptica
Los estudios han demostrado que en tramos dendríticos maduros, la actividad sináptica mediada por NMDAR puede estimular el crecimiento de nuevos filopodios, que más tarde pueden convertirse en sinapsis espinales maduras. Este hallazgo representa un posible papel de los filopodios dendríticos en la plasticidad sináptica porque los filopodios pueden servir como precursores de sinapsis maduras incluso en neuronas maduras.
Papel en la enfermedad
Aunque los filopodios dendríticos no juegan un papel claro en ninguna enfermedad en particular, se han encontrado cantidades anormalmente altas de filopodios en el cerebro de pacientes con trastornos del espectro autista. Este fenotipo de alto contenido de filopodios y baja espina dorsal puede deberse a que los filopodios no maduran adecuadamente en espinas. Se ha demostrado que las mutaciones en el gen SHANK3 provocan fenotipos similares a los observados en el cerebro de pacientes con estos trastornos.