Célula de Purkinje - Purkinje cell

Para las células del sistema de conducción eléctrica del corazón , consulte Fibras de Purkinje .
Celda de Purkinje
PurkinjeCell.jpg
Dibujo de celdas de Purkinje de paloma (A) por Santiago Ramon y Cajal
Detalles
Pronunciación / P ɜr k ɪ n dʒ i / PUR KIN -jee
Localización Cerebelo
Forma cenador dendrítico plano
Función neurona de proyección inhibitoria
Neurotransmisor GABA
Conexiones presinápticas Fibras paralelas y fibras trepadoras
Conexiones postsinápticas Núcleos profundos cerebelosos
Identificadores
Malla D011689
NeuroNames 365
Identificación de NeuroLex sao471801888
TA98 A14.1.07.404
FMA 67969
Términos anatómicos de la neuroanatomía

Las células de Purkinje , o neuronas de Purkinje , son una clase de neuronas inhibidoras GABAérgicas ubicadas en el cerebelo . Llevan el nombre de su descubridor, el anatomista checo Jan Evangelista Purkyně , quien caracterizó las células en 1839.

Estructura

Sección transversal de un folio cerebeloso . (Celda de Purkinje etiquetada en la parte superior central).
Tinción plateada del cerebelo que muestra células de Purkinje.
Células de Purkinje. Tinción de Bielschowsky .
Imagen de microscopio confocal de células cerebelosas de Purkinje que expresan tdTomato

Estas células son algunas de las neuronas más grandes del cerebro humano ( las células de Betz son las más grandes), con un eje dendrítico intrincadamente elaborado , caracterizado por una gran cantidad de espinas dendríticas . Las células de Purkinje se encuentran dentro de la capa de Purkinje en el cerebelo . Las celdas de Purkinje están alineadas como fichas de dominó apiladas una frente a la otra. Sus grandes pérgolas dendríticas forman capas casi bidimensionales a través de las cuales pasan fibras paralelas de las capas más profundas. Estas fibras paralelas producen sinapsis excitadoras ( glutamatérgicas ) relativamente más débiles con las espinas de la dendrita de la célula de Purkinje, mientras que las fibras trepadoras que se originan en el núcleo olivar inferior de la médula proporcionan una entrada excitadora muy potente a las dendritas proximales y al soma celular. Las fibras paralelas pasan ortogonalmente a través del eje dendrítico de la neurona de Purkinje, con hasta 200.000 fibras paralelas que forman una sinapsis de células granulares-células de Purkinje con una sola célula de Purkinje. Cada celda de Purkinje recibe aproximadamente 500 sinapsis de fibras trepadoras, todas originadas a partir de una sola fibra trepadora. Tanto las células en cesta como las estrelladas (que se encuentran en la capa molecular del cerebelo ) proporcionan una entrada inhibitoria (GABAérgica) a la célula de Purkinje, con células en cesta que hacen sinapsis en el segmento inicial del axón de la célula de Purkinje y las células estrelladas en las dendritas.

Las células de Purkinje envían proyecciones inhibidoras a los núcleos cerebelosos profundos y constituyen la única salida de toda la coordinación motora en la corteza cerebelosa.

Molecular

La capa de Purkinje del cerebelo, que contiene los cuerpos celulares de las células de Purkinje y la glía de Bergmann , expresa una gran cantidad de genes únicos. También se propusieron marcadores genéticos específicos de Purkinje comparando el transcriptoma de ratones deficientes en Purkinje con el de ratones de tipo salvaje. Un ejemplo ilustrativo es la proteína 4 de la célula de Purkinje ( PCP4 ) en ratones knockout , que exhiben un aprendizaje locomotor deficiente y una plasticidad sináptica marcadamente alterada en las neuronas de Purkinje. La PCP4 acelera tanto la asociación como la disociación del calcio (Ca 2+ ) con la calmodulina (CaM) en el citoplasma de las células de Purkinje, y su ausencia altera la fisiología de estas neuronas.

Desarrollo

La investigación sobre embriones de mamíferos ha detallado los orígenes neurogénicos de las células de Purkinje. Durante el desarrollo temprano, las células de Purkinje surgen en la zona ventricular del tubo neural, el precursor del sistema nervioso en el embrión. Todas las neuronas cerebelosas se derivan de neuroepitelios germinales de la zona ventricular. Las células de Purkinje se generan específicamente a partir de progenitores en el neuroepitelio ventricular del primordio cerebeloso embrionario. Las primeras células generadas a partir del primordio cerebeloso forman una tapa sobre una cavidad en forma de diamante del cerebro en desarrollo llamada cuarto ventrículo que forma los dos hemisferios cerebelosos. Las células de Purkinje que se desarrollan más tarde son las de la sección central del cerebelo llamada vermis. Se desarrollan en el primordio cerebeloso que cubre el cuarto ventrículo y debajo de una región similar a una fisura llamada istmo del cerebro en desarrollo. Las células de Purkinje migran hacia la superficie exterior de la corteza cerebelosa y forman la capa de células de Purkinje.

Las células de Purkinje nacen durante las primeras etapas de la neurogénesis cerebelosa. La neurogenina2, junto con la neurogenina1, se expresan transitoriamente en dominios restringidos del neuroepitelio ventricular durante la ventana de tiempo de la génesis de las células de Purkinje. Este patrón de distribución espacio-temporal sugiere que las neurogeninas están involucradas en la especificación de subconjuntos de células de Purkinje fenotípicamente heterogéneos, responsables en última instancia de la construcción del marco de la topografía cerebelosa.

Existe evidencia en ratones y humanos de que las células de la médula ósea se fusionan o generan células de Purkinje del cerebelo, y es posible que las células de la médula ósea, ya sea por generación directa o por fusión celular, puedan desempeñar un papel en la reparación del daño del sistema nervioso central. Más evidencia apunta todavía hacia la posibilidad de un común de células madre ancestro entre las neuronas de Purkinje, linfocitos B y aldosterona -producir células del humano corteza suprarrenal .

Función

La proteína 4 de las células de Purkinje ( PCP4 ) es marcadamente inmunorreactiva en las células de Purkinje del cerebelo humano. De arriba a abajo, aumentos microscópicos de 40X, 100X y 200X. La inmunohistoquímica se realizó con base en métodos publicados.
Microcircuitos del cerebelo. Las sinapsis excitadoras se indican con (+) y las sinapsis inhibidoras con (-).
MF: Fibra musgosa .
DCN: núcleos cerebelosos profundos .
IO: Aceituna inferior .
CF: Fibra trepadora .
GC: célula granular .
PF: Fibra paralela .
PC: celda de Purkinje.
GgC: célula de Golgi .
SC: célula estrellada .
BC: celda de cesta .

Las células de Purkinje muestran dos formas distintas de actividad electrofisiológica:

  • Los picos simples ocurren a velocidades de 17 a 150 Hz (Raman y Bean, 1999), ya sea de forma espontánea o cuando las células de Purkinje son activadas sinápticamente por las fibras paralelas, los axones de las células granulares.
  • Los picos complejos son picos lentos de 1 a 3 Hz, caracterizados por un pico inicial prolongado de gran amplitud, seguido de un estallido de alta frecuencia de potenciales de acción de menor amplitud. Son causadas por la activación de las fibras trepadoras y pueden implicar la generación de potenciales de acción mediados por calcio en las dendritas. Después de una actividad de picos compleja, los picos simples pueden ser suprimidos por la poderosa entrada de picos complejos.

Las células de Purkinje muestran actividad electrofisiológica espontánea en forma de trenes de picos tanto dependientes del sodio como dependientes del calcio. Esto fue demostrado inicialmente por Rodolfo Llinas (Llinas y Hess (1977) y Llinas y Sugimori (1980)). Los canales de calcio de tipo P recibieron el nombre de las células de Purkinje, donde se encontraron inicialmente (Llinas et al. 1989), que son cruciales en la función cerebelosa. Ahora sabemos que la activación de la célula de Purkinje por fibras trepadoras puede cambiar su actividad de un estado tranquilo a un estado espontáneamente activo y viceversa, sirviendo como una especie de interruptor de palanca. Estos hallazgos han sido desafiados por un estudio que sugiere que tal alternancia por entrada de fibras trepadoras ocurre predominantemente en animales anestesiados y que las células de Purkinje en animales que se comportan despiertos, en general, operan casi continuamente en el norte del estado. Pero este último estudio ha sido cuestionado y desde entonces se ha observado el cambio de células de Purkinje en gatos despiertos. Un modelo computacional de la célula de Purkinje ha demostrado que los cálculos de calcio intracelular son responsables de la alternancia.

Los resultados han sugerido que las dendritas de las células de Purkinje liberan endocannabinoides que pueden regular negativamente de forma transitoria tanto las sinapsis excitadoras como inhibitorias. El modo de actividad intrínseca de las células de Purkinje se establece y controla mediante la bomba de sodio-potasio . Esto sugiere que la bomba podría no ser simplemente una molécula homeostática "de mantenimiento" para gradientes iónicos. En cambio, podría ser un elemento de cálculo en el cerebelo y el cerebro. De hecho, una mutación en el Na+
- K+
la bomba causa parkinsonismo de distonía de inicio rápido; sus síntomas indican que es una patología del cómputo cerebeloso. Además, el uso del veneno ouabaína para bloquear Na+
- K+
Las bombas en el cerebelo de un ratón vivo inducen ataxia y distonía . El modelado numérico de datos experimentales sugiere que, in vivo, el Na+
- K+
el bombeo produce puntuaciones prolongadas en reposo (> 1 s) en la activación de las neuronas de Purkinje; estos pueden tener un papel computacional. El alcohol inhibe el Na+
- K+
 bombas en el cerebelo y es probable que esta sea la forma en que corrompe el cálculo cerebeloso y la coordinación corporal.

Significación clínica

En los seres humanos, las células de Purkinje pueden resultar dañadas por diversas causas: exposición tóxica, por ejemplo, al alcohol o al litio; enfermedades autoinmunes ; mutaciones genéticas que causan ataxias espinocerebelosas, ataxia por gluten , enfermedad de Unverricht-Lundborg o autismo ; y enfermedades neurodegenerativas que no se sabe que tengan una base genética, como el tipo cerebeloso de atrofia multisistémica o ataxias esporádicas.

La ataxia por gluten es una enfermedad autoinmune provocada por la ingestión de gluten . La muerte de las células de Purkinje como resultado de la exposición al gluten es irreversible. El diagnóstico precoz y el tratamiento con una dieta sin gluten pueden mejorar la ataxia y prevenir su progresión. Menos del 10% de las personas con ataxia por gluten presentan algún síntoma gastrointestinal, pero alrededor del 40% tiene daño intestinal. Representa el 40% de las ataxias de origen desconocido y el 15% de todas las ataxias.

La enfermedad neurodegenerativa ataxia espinocerebelosa tipo 1 (SCA1) es causada por una expansión de poliglutamina inestable dentro de la proteína Ataxina 1 . Este defecto en la proteína Ataxina 1 causa un deterioro de las mitocondrias en las células de Purkinje, lo que lleva a una degeneración prematura de las células de Purkinje. Como consecuencia, la coordinación motora disminuye y, finalmente, se produce la muerte.

Algunos animales domésticos pueden desarrollar una condición en la que las células de Purkinje comienzan a atrofiarse poco después del nacimiento, llamada abiotrofia cerebelosa . Puede provocar síntomas como ataxia , temblores intencionales, hiperreactividad, falta de reflejo amenazante , marcha rígida o con pasos altos, aparente falta de conciencia de la posición del pie (a veces de pie o caminando con los nudillos del pie) y una incapacidad general para determinar el espacio y la distancia. Una condición similar conocida como hipoplasia cerebelosa ocurre cuando las células de Purkinje no se desarrollan en el útero o mueren antes del nacimiento.

Las condiciones genéticas ataxia telangiectasia y enfermedad de Niemann Pick tipo C, así como el temblor esencial cerebeloso , implican la pérdida progresiva de células de Purkinje. En la enfermedad de Alzheimer, a veces se observa patología espinal, así como pérdida de ramas dendríticas de las células de Purkinje. Las células de Purkinje también pueden resultar dañadas por el virus de la rabia cuando migra desde el sitio de infección en la periferia al sistema nervioso central.

Etimología

Las células de Purkinje llevan el nombre del científico checo Jan Evangelista Purkyně, quien las descubrió en 1839.

Referencias

enlaces externos

Otras lecturas