Material complementario de FisiologÃ_a del Sistema Nervioso CELULAS DE LA GLIA

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INTRODUCCIÓN 
Los tres tipos principales de células gliales en el sistema nervioso central (SNC) son los astrocitos, los 
oligodendrocitos y las células microgliales. Estas células representan aproximadamente la mitad del 
volumen del cerebro y son incluso más numerosas que las neuronas. A diferencia de estas últimas, que 
poseen una capacidad escasa para reemplazarse a sí mismas cuando se pierden, las células de la glía 
pueden proliferar a lo largo de toda la vida e incluso diferenciarse en distintos tipos celulares frente a una 
lesión del SNC. Otra característica común de estas células es que las poblaciones son heterogéneas: así 
como hay neuronas que cumplen funciones especializadas, las células de la glía también. 
Históricamente, las células gliales se han considerado un tipo de tejido conectivo del SNC cuya función 
principal era proporcionar un sostén para las verdaderas células funcionales del cerebro, las neuronas. Este 
concepto se mantuvo firmemente arraigado y prácticamente sin cuestionar durante la mayor parte del 
siglo posterior al descubrimiento de estas células en 1858. Los conocimientos acerca de las células gliales se 
han ido acumulando lentamente, ya que son más difíciles de estudiar que las neuronas debido a que no 
muestran potenciales de acción que puedan registrarse fácilmente. Sin embargo, ahora se sabe que las 
células gliales acompañan a las neuronas en todas las funciones que desempeñan en el cerebro y que 
incluso su disfunción puede ser el origen de muchas patologías neurodegenerativas y desmielinizantes. 
Si bien existen muchos tipos de células gliales (Tabla 1), este apunte tiene como objetivo resumir las 
funciones más relevantes de los astrocitos, los oligodendrocitos y las células microgliales. 
MATERIAL 
COMPLEMENTARIO 
DE FISIOLOGÍA DEL 
 SISTEMA NERVIOSO: 
CÉLULAS DE LA GLÍA 
Tabla 1. Tipos de células gliales. Tomado de Boron Fisiología Médica 3ra edición. 
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ASTROCITOS 
Los astrocitos se encuentran entre las células más numerosas del SNC y son cruciales para la homeostasis 
neuronal y la función sináptica. 
 
Características morfológicas y funcionales de los astrocitos 
 
1. Heterogeneidad. Los astrocitos constituyen una población muy heterogénea, pero todos se caracterizan 
por la expresión de la proteína ácida fibrilar glial (GFAP), una proteína de los filamentos intermedios que 
está presente casi exclusivamente en estas células y es responsable de su arquitectura citoesquelética y 
resistencia mecánica. Los astrocitos se subdividen en 2 subtipos principales: astrocitos protoplásmicos, 
distribuidos principalmente en la sustancia gris, y astrocitos fibrosos, ubicados principalmente en la 
sustancia blanca. La expresión de GFAP es mayor en los astrocitos fibrosos que en los protoplásmicos. 
Los astrocitos de diferentes regiones del cerebro difieren en su expresión de glicoproteínas de superficie de 
membrana, canales iónicos, receptores de neurotransmisores, transportadores y moléculas de señalización. 
 
2. Formación de compartimentos funcionales. Los astrocitos crean compartimentos funcionales en el SNC, 
cada uno de los cuales consta de elementos gliales, neuronales y vasculares. En la sustancia gris, los 
astrocitos dividen el parénquima en unidades funcionales relativamente independientes, donde sus 
procesos perisinápticos interactúan con las neuronas a través de pequeñas estructuras similares a dedos o 
valvas; el proceso perisináptico de un solo astrocito protoplásmico cubre hasta 2 millones de sinapsis en la 
corteza cerebral humana. Estos procesos perisinápticos interactúan estructural y funcionalmente con los 
terminales presinápticos y postsinápticos, creando una sinapsis tripartita, en la cual los astrocitos controlan 
de la homeostasis metabólica, iónica y de los neurotransmisores locales. 
Por otra parte, los pies terminales de los astrocitos cubren aproximadamente el 99 % de la superficie de los 
vasos sanguíneos que llegan al SNC y, junto con las células endoteliales vasculares, los pericitos y las 
terminales neuronales, forman la unidad neurovascular. En este nivel, los astrocitos participan tanto en la 
organización estructural y funcional de la barrera hematoencefálica (BHE) como en la regulación del flujo 
sanguíneo local en respuesta a la actividad neuronal. Ambos compartimentos se muestran en la Figura 1. 
 
 
3. Canales y transportadores. Los astrocitos expresan una variedad de canales en la membrana plasmática, 
muchos de los cuales están particularmente enriquecidos en los pies astrocíticos. Los más importantes son: 
 
Figura 1. Compartimentos funcionales formados por los astrocitos. Adaptado de Harada 2016. 
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- Canales Kir4.1. En comparación con las neuronas, los astrocitos tienen un potencial de membrana en 
reposo relativamente hiperpolarizado que refleja su permeabilidad alta y selectiva a K+, debido a la 
presencia de canales de K+ Kir4.1 de rectificación interna. Estos canales permiten que los astrocitos 
puedan internalizar el K+ liberado al medio extracelular durante la actividad sináptica, proceso 
conocido como amortiguación espacial de K+ (Figura 2), que depende principalmente de la distribución 
y función de los canales Kir4.1 y el canal de agua AQP4. Los canales Kir4.1 permiten un flujo 
bidireccional de K+ determinado por su gradiente electroquímico, que resulta ideal para la regulación 
de la homeostasis de este ión. A continuación, el exceso de K+ será liberado hacia la sangre. 
- Acuaporina 4. El canal de agua AQP4 también se expresa principalmente en los pies astrocíticos y tiene 
un papel fundamental en el volumen y la homeostasis de K+. En los extremos de los astrocitos, AQP4 
interactúa con el canal Kir4.1 para promover el aclaramiento de K+, ya que el ingreso de este ión se 
acompaña de un flujo transmembrana de agua y cambios de volumen facilitados por AQP4. 
- Conexinas. En el cerebro adulto, los astrocitos están interconectados a través de conexinas o uniones 
gap, que están formados por las alineaciones de 2 hemicanales. Las uniones comunicantes permiten la 
formación de grandes redes sincitiales compuestas por cientos de astrocitos; esto permite que las 
señales localizadas se propaguen y amplifiquen a través de amplias regiones, a través de la difusión 
intercelular directa de iones, metabolitos y otras moléculas entre los astrocitos interconectados. Por 
ejemplo, los hemicanales de conexina-43 permiten la liberación de ATP, que media las señales 
parácrinas entre los astrocitos (Figura 2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. Canales y transportadores astrocitarios involucrados en la homeostasis sináptica. Adaptado de Benarroch 2016. 
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Funciones sinápticas de los astrocitos 
1. Regulación de la homeostasis sináptica. Los astrocitos cumplen la importante función de regular la 
excitabilidad neuronal y la homeostasis sináptica a través de la amortiguación espacial de K+ (ya descripta) y 
de la captación de Glutamato (Figura 3). 
La actividad sináptica, a través de la liberación de Glutamato, desencadena varios procesos intracelulares 
en los astrocitos, impulsados principalmente por su captación activa a través de los transportadores de 
aminoácidos excitatorios (EAAT) dependientes de sodio (Na+) y la activación de los receptores de 
glutamato, incluidos los receptores metabotrópicos de Glutamato (mGluRs). La captación de glutamato a 
través de EAAT2 dependiente de Na+ es fundamental para el control de la neurotransmisión excitatoria e 
inhibitoria. Si el glutamato no fuese recaptado y permaneciera en el espacio sináptico, podría provocar una 
excitación neuronal excesiva que lleva a la disfunción de estas células. 
Después de ser internalizado a los astrocitos, el glutamato se convierte en glutamina a través de la 
glutamina sintasa, que se expresa principalmente en los astrocitos. La síntesis de
glutamina es un paso 
fundamental en la regulación tanto del metabolismo intermedio como de la homeostasis de los 
neurotransmisores inhibitorios como GABA y excitatorios como Glutamato. Los astrocitos liberan glutamina 
en el espacio extracelular, mientras que los terminales sinápticos importan glutamina a través de 
transportadores. En las terminales sinápticas, la glutamina sirve nuevamente como sustrato para la síntesis 
de glutamato a través de la glutaminasa mitocondrial. Este proceso, llamado lanzadera de glutamato-
glutamina, recicla el glutamato hacia las neuronas excitatorias e inhibitorias (Figura 3). 
 
2. Acoplamiento metabólico neurona-astrocito. La actividad sináptica excitatoria promueve la glucólisis en 
los astrocitos, lo que lleva a la producción y liberación de lactato como sustrato energético para las 
neuronas glutamatérgicas activas; este proceso se denomina lanzadera de lactato astrocito-neurona 
(Figura 3). Los astrocitos toman glucosa de la sangre a través del transportador de glucosa GLUT1 y 
sintetizan glucógeno, que sirve como sustrato para la glucólisis y la producción de lactato. El lactato se 
transporta desde los astrocitos a las neuronas a través de transportadores y se utiliza como sustrato para el 
metabolismo energético (producción de ATP) en las neuronas activas. 
 
3. Acoplamiento neurovascular. En respuesta a la actividad sináptica, los aumentos transitorios en los 
niveles intracelulares de Ca2+ en los astrocitos proporcionan un mecanismo para la regulación local del flujo 
sanguíneo dependiente de la actividad sináptica, o hiperemia funcional, a través de la liberación de 
sustancias vasodilatadoras como la prostaglandina E2, el óxido nítrico o K+ (Figura 3). 
 
4. Plasticidad sináptica. Los astrocitos determinan y regulan la estructura de las sinapsis tanto durante el 
desarrollo como en el SNC adulto. Los astrocitos, al igual que las neuronas, secretan moléculas de la matriz 
extracelular que contribuyen a la formación de redes neuronales. 
5. Gliotransmisión. Existe una comunicación bidireccional espacial y temporalmente compleja entre 
astrocitos y neuronas. Los astrocitos detectan la actividad neuronal a través de cambios desencadenados 
por los neurotransmisores en el Ca2+ intracelular y controlan la actividad neuronal y sináptica mediante la 
liberación de una amplia variedad de moléculas, llamadas gliotransmisores. Los gliotransmisores 
contribuyen a regular la excitabilidad, la función sináptica y el metabolismo de las neuronas, así como la 
función de las redes neuronales. Dentro de los gliotransmisores, podemos incluir: glutamato, GABA, ATP, D-
serina, glutamina, lactato y moléculas tróficas. 
 
 
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OLIGODENDROCITOS Y CÉLULAS DE SCHWANN 
La materia blanca del SNC consta de fibras nerviosas (axones) envueltas en mielina, una vaina membranosa 
aislante rica en lípidos que se deposita en células conocidas como oligodendrocitos. En el sistema nervioso 
periférico, las fibras nerviosas de conducción rápida están envueltas de manera similar en mielina por las 
células de Schwann. En los tractos de sustancia blanca, los axones están casi completamente encapsulados 
por mielina y residen en un medio que está virtualmente definido por los oligodendrocitos envolventes y 
las células de Schwann. 
La mielinización de los axones largos por parte de los oligodendrocitos y las células de Schwann aumenta 
drásticamente la velocidad de señalización y permite el desarrollo de circuitos neuronales complejos y 
compactos. Sin embargo, las vainas de mielina no son sólo aislantes pasivos. Además, pueden participar 
activamente en la detección de las necesidades de energía axonal y en el mantenimiento de la integridad 
axonal a largo plazo, independientemente de la propia mielina. Para proveer de energía a los axones, los 
oligodendrocitos mielinizantes liberan lactato a través del transportador de monocarboxilato MCT1. Luego, 
los axones utilizan el lactato para la generación de ATP mitocondrial. Los oligodendrocitos del SNC se 
acoplan además a los astrocitos, que proporcionan una conexión física con la BHE y con el apoyo nutritivo 
de los capilares cerebrales. Esta red de oligodendrocitos y astrocitos sirve también como un amortiguador 
Figura 3. Astrocitos y homeostasis sináptica, acoplamiento neurometabólico y neurovascular. Adaptado de Benarroch 2016. 
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espacial de K+, permite el transporte de agua para la homeostasis iónica y es probablemente la principal 
fuente de lactato para el metabolismo energético axonal. Estos procesos se resumen en la Figura 4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MICROGLÍA 
Como células inmunocompetentes del cerebro, la microglía tiene un papel cada vez más importante en el 
mantenimiento de la función cerebral normal. La microglía representa una población heterogénea 
especializada de células similares a los macrófagos en el SNC, que se activa por cualquier tipo de evento 
patológico o cambio en la homeostasis cerebral, capaces de orquestar una potente respuesta inflamatoria. 
El proceso de activación es muy diverso y depende del contexto y tipo de estresor o patología (Figura 5). 
La microglía también está involucrada en la organización sináptica, el desarrollo neuronal, la fagocitosis de 
células apoptóticas en el cerebro en desarrollo, el recambio de mielina, el control de la excitabilidad 
neuronal, la eliminación de desechos fagocíticos, así como la protección y reparación del cerebro. La 
microglía puede influir fuertemente en el resultado patológico o la respuesta a un factor estresante debido 
a la liberación de diferentes sustancias, incluidas citocinas, quimiocinas y factores de crecimiento. El 
estudio de estas células será profundizado en la asignatura Inmunología. 
 
 Figura 5. Célula microglial en reposo, activada y fagocítica. Tomado de Boron Fisiología Médica 3ra edición. 
Figura 4. Oligodendrocitos y astrocitos como soporte metabólico para las neuronas. Adaptado de Rinholm 2012. 
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Bibliografía utilizada para confeccionar este apunte 
 Benarroch, E. (2016). Astrocyte signaling and synaptic homeostasis I: Membrane channels, transporters, and 
receptors in astrocytes. Neurology, 87(3), 324–330. 
 Benarroch, E. (2016). Astrocyte signaling and synaptic homeostasis II: Astrocyte–neuron interactions and 
clinical correlations. Neurology, 87(7), 726–735. 
 Rinholm JE, Bergersen LH. (2012). Neuroscience: The wrap that feeds neurons. Nature 487(7408):435-6. 
 Saab AS, Tzvetanova ID, Nave KA (2013). The role of myelin and oligodendrocytes in axonal energy 
metabolism. Curr Opin Neurobiol 23(6):1065-72. 
 Wolf SA, Boddeke HW, Kettenmann H. (2016). Microglia in Physiology and Disease. Annu Rev Physiol. 10; 
79:619-643.