El tubo neural y el desarrollo del sistema nervioso

El desarrollo del sistema nervioso, desde una placa plana de ectodermo hasta la estructura más compleja conocida en biología, es uno de los procesos más notables de la embriología. La neurulación —la formación del tubo neural— ocurre durante las semanas 3 y 4 y establece el primordio de todo el sistema nervioso central. Las alteraciones en esta etapa producen algunas de las anomalías congénitas más significativas de la práctica clínica. Esta guía tiene fines exclusivamente educativos.

## Inducción neural y la placa neural

Al final de la tercera semana, las señales de la notocorda y del mesodermo paraxial (principalmente la inhibición de la señalización de BMP por noggin, chordin y follistatina) inducen al ectodermo suprayacente a formar la placa neural, una región engrosada, con forma de zapatilla, de neuroectodermo en la superficie dorsal del embrión. La placa neural abarca inicialmente todo el ancho del disco embrionario en su porción craneal, pero se estrecha caudalmente. La placa neural craneal es considerablemente más ancha y dará origen al encéfalo; la porción caudal, más estrecha, dará origen a la médula espinal.

## Neurulación

La neurulación es el proceso por el cual la placa neural se enrolla para formar el tubo neural hueco. Los bordes laterales de la placa neural (los pliegues neurales) se elevan, se curvan medialmente y se fusionan a lo largo de la línea media dorsal para formar el tubo neural, comenzando en la región cervical alrededor del día 22 y progresando tanto en dirección craneal como caudal (el modelo de cremallera). Las aberturas en cada extremo —el neuroporo anterior (craneal) y el neuroporo posterior (caudal)— se cierran hacia los días 25 y 27, respectivamente.

A medida que los pliegues neurales se fusionan, una población de células en la unión entre el ectodermo neural y el de superficie —las células de la cresta neural— se separan y experimentan una transición epitelio-mesenquimal, migrando por todo el embrión. El ectodermo de superficie suprayacente se cierra sobre el tubo neural tras la fusión.

## Células de la cresta neural

Las células de la cresta neural suelen denominarse la cuarta capa germinal, debido a su extraordinaria multipotencialidad y a la enorme cantidad de estructuras que generan. Migran en corrientes a lo largo de vías definidas, desde su origen en el tubo neural dorsal hasta destinos en todo el embrión. Las células de la cresta neural craneal (procedentes del mesencéfalo y el rombencéfalo) migran hacia los arcos faríngeos y la cara, dando origen al cartílago, el hueso y el tejido conectivo craneofacial (incluidos los huesos del oído medio, la mandíbula y gran parte de la base del cráneo), el estroma corneal, el músculo liso ciliar y del iris, y los odontoblastos (que forman la dentina). Las células de la cresta neural del tronco dan origen a los ganglios de la raíz dorsal (ganglios sensitivos de los nervios espinales), los ganglios de la cadena simpática, los ganglios parasimpáticos del intestino (sistema nervioso entérico), las células de Schwann (mielinización de los nervios periféricos), la médula suprarrenal (células cromafines que secretan catecolaminas) y los melanocitos (que migran hacia la epidermis, los folículos pilosos y el oído interno).

## Vesículas encefálicas

En el extremo craneal del tubo neural se forman tres vesículas encefálicas primarias hacia el día 28: el prosencéfalo (encéfalo anterior), el mesencéfalo (encéfalo medio) y el rombencéfalo (encéfalo posterior). Hacia el día 35, el prosencéfalo se divide en el telencéfalo (que da origen a los hemisferios cerebrales, los ganglios basales, el hipocampo, los bulbos olfatorios y los ventrículos laterales) y el diencéfalo (tálamo, hipotálamo, retina, glándula pineal y tercer ventrículo). El rombencéfalo se divide en el metencéfalo (protuberancia y cerebelo) y el mielencéfalo (bulbo raquídeo).

En el tubo neural se desarrollan dos flexuras: la flexura cefálica (curvatura a nivel del mesencéfalo) y la flexura cervical (en la unión entre el encéfalo posterior y la médula espinal). Más tarde se desarrolla una flexura pontina (en dirección opuesta) en la región del metencéfalo. Las paredes del tubo neural se engrosan para formar la capa del manto (sustancia gris, que contiene los cuerpos celulares neuronales) y la capa marginal (sustancia blanca, que contiene los axones). El sistema ventricular es el remanente de la luz original del tubo neural.

## Desarrollo de la médula espinal

La parte caudal del tubo neural se convierte en la médula espinal. La pared del tubo neural consiste inicialmente en células neuroepiteliales (células madre neurales), que proliferan rápidamente. Estas dan origen a neuronas y a células gliales. Las neuronas (posmitóticas) migran para formar la capa del manto; sus axones crecen hacia la capa marginal. La capa del manto se diferencia en dos engrosamientos a cada lado: la placa alar (dorsal; recibe las aferencias sensitivas; se convierte en el asta dorsal) y la placa basal (ventral; da origen a las neuronas motoras; se convierte en el asta ventral). El surco limitante separa las placas alar y basal, un punto de referencia interno visible como un surco en la superficie interna de la médula espinal en desarrollo.

La longitud del tubo neural no crece al mismo ritmo que la columna vertebral, por lo que el extremo caudal de la médula espinal (que inicialmente se extendía a todo lo largo del conducto vertebral) asciende progresivamente en relación con la columna vertebral. Al nacer, el cono medular (el extremo afilado de la médula espinal) se sitúa a nivel de L3; en los adultos asciende hasta L1–L2. Las raíces de los nervios espinales lumbares, sacros y coccígeos forman la cola de caballo (cauda equina) por debajo del cono.

## Defectos del tubo neural

Los defectos del tubo neural (DTN) resultan del fallo en el cierre del tubo neural y se encuentran entre las malformaciones congénitas mayores más frecuentes (aproximadamente 1 de cada 1000 nacidos vivos en poblaciones sin fortificación con ácido fólico). Se clasifican según el sitio del defecto. El fallo en el cierre del neuroporo anterior produce anencefalia —ausencia de la bóveda craneal y de gran parte del encéfalo, incompatible con la vida extrauterina. El fallo en el cierre del neuroporo posterior (o una neurulación secundaria defectuosa) produce espina bífida, que tiene tres formas principales: espina bífida oculta (defecto del arco vertebral sin herniación de tejido neural; con frecuencia asintomática, cubierta por piel), meningocele (herniación aislada de las meninges a través del defecto vertebral, sin afectación de tejido neural) y mielomeningocele (herniación de la médula espinal y las meninges; la forma más grave, que causa déficits motores y sensitivos por debajo del nivel de la lesión, disfunción vesical e intestinal, y con frecuencia hidrocefalia mediante la malformación de Chiari II).

La suplementación periconcepcional con ácido fólico (vitamina B9) —iniciada al menos un mes antes de la concepción y continuada durante el primer trimestre— reduce el riesgo de DTN en aproximadamente un 70%. El mecanismo se relaciona con el papel del folato en el metabolismo de un carbono y la metilación del ADN durante la división celular rápida. Muchos países exigen la fortificación con ácido fólico de alimentos básicos (pan, harina) como medida de salud pública.