Un equipo de la Universidad de Aberdeen estudió cómo la inflamación materna durante el embarazo puede alterar el desarrollo cerebral fetal y halló una vía biológica posible: la exposición a una proteína inflamatoria liberada por el sistema inmunitario provocó pliegues prematuros en la corteza en desarrollo, aumentó su grosor y aceleró la producción y maduración de neuronas, informó el portal especializado en salud y ciencia Medical Xpress.
El trabajo, publicado en Nature Neuroscience, también identificó la activación sostenida de la vía NF-κB —una cadena de reacciones moleculares que, cuando se activa, regula procesos como la inflamación y el crecimiento celular— como un mecanismo central de esos cambios. Cuando los investigadores bloquearon esa vía, revirtieron muchos de los efectos observados en el tejido.
Según explicó el coautor principal Daniel Berg, la activación inmunitaria materna ya había sido asociada en estudios previos con un mayor riesgo de trastornos del neurodesarrollo en la descendencia, pero seguía sin estar claro cómo la inflamación afectaba de forma directa al cerebro humano en formación.
El estudio apunta a una señal inflamatoria vinculada con esa activación inmunitaria como factor capaz de actuar directamente sobre las células madre neurales del cerebro en desarrollo y modificar la arquitectura temprana de la corteza humana.
Los cerebroides preservan mejor el tejido cerebral fetal
Para investigar ese proceso, los científicos optaron por un modelo distinto al de los organoides, que son versiones simplificadas de órganos humanos cultivadas en laboratorio a partir de células madre. Berg señaló que una de las limitaciones de esos modelos es que resulta difícil reproducir toda la complejidad celular y el entorno de desarrollo del cerebro.
Frente a ese límite, el grupo creó cerebroides: pequeños fragmentos tridimensionales de tejido cerebral humano en desarrollo, mantenidos vivos fuera del cuerpo en un entorno controlado y rico en nutrientes. A diferencia de los organoides, estos modelos preservan buena parte de la estructura, la diversidad celular y la organización características de la corteza cerebral en desarrollo.
El tejido utilizado procedía de la corteza prefrontal dorsolateral —una región del lóbulo frontal vinculada a funciones cognitivas superiores— de cerebros fetales humanos, obtenidos tras interrupciones voluntarias del embarazo. Sobre esos cerebroides, los investigadores aplicaron la proteína inflamatoria IL-17A para estudiar cómo respondía el tejido a esa señal.
La coautora principal, Eunchai Kang, explicó que el objetivo era crear un sistema que permitiera examinar de forma directa cómo las señales inflamatorias influyen en las primeras etapas del desarrollo cerebral humano. Para hacerlo, el equipo combinó microscopía y técnicas de marcaje celular con secuenciación de ARN —una técnica que analiza la actividad genética de las células— y proteómica —el análisis del conjunto de proteínas que produce el tejido—, con el fin de observar cambios estructurales, en la producción neuronal y en las rutas moleculares implicadas.
IL-17A acelera el plegamiento cortical en desarrollo
Uno de los hallazgos más notorios fue que la exposición a IL-17A provocó que la corteza se plegara de manera prematura —es decir, desarrolló antes de tiempo las arrugas características del cerebro maduro— y se volviera más gruesa, al tiempo que se aceleró la producción y maduración de neuronas.
Berg indicó que el equipo comprobó que IL-17A no actuaba de manera indirecta, sino directamente sobre las células madre neurales. En ese proceso, la vía NF-κB apareció como un mecanismo importante para explicar las alteraciones detectadas.
El estudio no determina que la inflamación materna cause por sí sola trastornos del neurodesarrollo. Los resultados no prueban una relación causal, pero aportan una pista sobre cómo podría operar ese vínculo a nivel biológico.
Los investigadores ahora buscan entender con mayor detalle cómo responden distintos tipos celulares del cerebro en desarrollo a esas señales, incluidas las células inmunitarias propias del cerebro, los vasos sanguíneos en formación y las células madre neurales especializadas que ayudan a que la corteza cerebral humana crezca y adquiera su forma.
Como siguiente paso, el equipo planea crear modelos de cerebroides de otras regiones del cerebro en desarrollo. Eso les permitiría determinar si otras áreas responden de manera similar a las señales inmunitarias e inflamatorias y a otros factores ambientales, o si presentan patrones distintos.
