1. REVISIONES EN NEUROCIENCIA. EDITOR: J.V. SÁNCHEZ-ANDRES
La matriz extracelular del sistema nervioso central:
los proteoglicanos del tipo condroitinsulfato y la reparación neural
D. Crespo-Santiago
THE EXTRACELLULAR MATRIX OF THE CENTRAL NERVOUS SYSTEM:
CHONDROITIN SULPHATE TYPE PROTEOGLYCANS AND NEURAL REPAIR
Summary. Aim. In this paper we present a review of the main features of the extracellular matrix (ECM) of the central
nervous system (CNS). Development. Proteoglycans (PG) are glycoproteins, a very common type of protein in the ECM.
Among the PG, the most abundant type is the hyalectan or lectican family. The PG is formed by two main components; a
protein and a sugar chain, which that is termed glycosaminoglycan (GAG). These GAGs are polymers of two simple sugars.
The hyalectan family has GAGs of the Chondroitin sulphate type (CS), and for this reason they are termed PG-CS. PG-CS are
linked to the hyaluronic acid (HA) and other molecules of the ECM in order to form a three-dimensional network. This
network has several important roles in the maintenance of the homeostasis of the CNS. Conclusions. Several hypotheses have
been proposed to elucidate the failure of the CNS regeneration after an injury or in several pathologies. It has been suggested
that PG-CS, which expression is up-regulated after CNS injury, may play some role in this process of inhibition of the CNS
regeneration. Furthermore, we present an approach to the therapeutic potential of the CNS regeneration after the inactivation
of the PG-CS up-regulation. [REV NEUROL 2004; 38: 843-51]
Key words. Central nervous system. Chondroitin sulphate. Chondroitinase. Extracellular matrix. Proteoglycans. Regeneration.
INTRODUCCIÓN tipo peptídico. El nombre de proteína eje se debe al hecho de
La neurociencia no sólo presta atención a las características fisi- que sobre ella se anclan lateralmente las cadenas de azúcares.
coquímicas y las funciones de los elementos formes del sistema Las cadenas de hidratos de carbono están formadas por la suce-
nervioso (SN) –neuronas, células gliales y vasos sanguíneos–, sión repetida de unidades básicas de disacáridos. Cada uno de
sino que actualmente adquiere una gran importancia el análisis estos disacáridos (dímeros) está formado por la unión de dos
de la matriz extracelular (MEC). La MEC se ha considerado azúcares simples diferentes (heterodímeros). Estos heterodíme-
casi inexistente, hasta hace poco tiempo, en el sistema nervioso ros polimerizan, se unen por medio de enlaces glucosídicos
central (SNC) y poco abundante en el periférico (SNP). Por su (unión covalente) y forman largas cadenas en algunos casos de
ubicación, la MEC se relaciona directamente con los elementos hasta dos centenares de dímeros. Estas cadenas de hidratos de
formes del SN y establece con ellos interacciones específicas; carbono forman los denominados glucosaminoglicanos (GAG).
además, sirve de vehículo a numerosas moléculas que difunden Dadas, por una parte, la variabilidad en la longitud y tipos de
por sus intersticios. La MEC está formada por diferentes tipos aminoácidos de la proteína eje, y, por otra, el número, caracte-
de moléculas, de entre las cuales destaca la presencia de los pro- rísticas y longitud de las cadenas de GAG que se unen a ella,
teoglicanos (PG). Los PG son macromoléculas de elevado peso entenderemos la variabilidad de PG que se pueden encontrar en
molecular, muy abundantes en determinados tejidos esqueletó- el organismo, aunque en cada tejido unos PG son más caracte-
genos de nuestro organismo, fundamentalmente el cartílago de rísticos que otros. En el caso del SN la mayoría de los PG con-
tipo hialino; por ello, su presencia en el SNC se consideró, en tienen cadenas de GAG de los tipos condroitinsulfato (CS) y/o
un principio, como algo extraño y difícil de explicar [1,2]. heparansulfato (HS).
Los PG del SNC forman un grupo heterogéneo de glicopro- De acuerdo con las características estructurales comentadas
teínas. Las glicoproteínas están formadas por dos componentes en el apartado anterior, y con origen, modo de relacionarse con
básicos: la fracción proteica y los azúcares (hidratos de carbo- las células del SN y sus interacciones con otras moléculas de la
no). La fracción proteica de los PG, la llamada proteína eje, está MEC, los PG se han agrupado en cuatro familias. Los hialecta-
formada para la sucesión de aminoácidos unidos por enlaces de nos o lecticanos son moléculas que no anclan su proteína eje en
las membranas de las células del SN y, por lo tanto, una vez sin-
tetizados, se liberan a la MEC. Los glipicanos poseen una prote-
Recibido: 17.10.03. Aceptado tras revisión externa sin modificaciones: 07.04.04. ína eje que se une, por un extremo, a la superficie celular por
Departamento de Anatomía y Biología Celular. Facultad de Medicina. Uni- medio de un anclaje tipo glicosilfosfatidilinositol (GPI), y, por el
versidad de Cantabria. Santander, Cantabria, España. otro, se proyecta al interior de la matriz. Los sindecanos forman
Correspondencia: Dr. Dámaso Crespo. Departamento de Anatomía y Bio- parte integral de la membrana celular por poseer su proteína eje
logía Celular. Facultad de Medicina. Universidad de Cantabria. E-39011 una porción que la atraviesa (dominio transmembrana), la cual,
Santander. Fax: +34 942 201 903. E-mail: crespod@unican.es
por una parte, se internaliza en el citoplasma celular (dominio
Agradecimientos. Al Prof. JW Fawcett, por el apoyo recibido durante la
estancia del autor en el Brain Repair Centre (BRC) de la Universidad de
citoplasmático) y, por la otra, se extienden en la MEC y forman
Cambridge. A los Drs. K Rodhes y R Asher, por las enseñanzas recibidas. un dominio extracelular (ectodominio), por medio del cual esta-
Los gráficos los realizó Israel García-Collantes. blece relaciones con los elementos del espacio extracelular.
La estancia del autor en el BRC fue subvencionada con la ayuda PR2002- Finalmente, un grupo miscelánea formado por aquellos PG que
0392 del MEC. por sus peculiares características no pueden incluirse en ninguna
 2004, REVISTA DE NEUROLOGÍA de las tres familias de PG anteriormente mencionadas [3].
REV NEUROL 2004; 38 (9): 843-851 843

2. D. CRESPO-SANTIAGO
LOS HIALECTANOS: UN MODELO
DE PROTEOGLICANOS EN EL SNC
Dado que los hialectanos o lecticanos cons-
tituyen el grupo de PG más abundante en la
MEC del SNC, y probablemente el tipo más
estudiado y del que tenemos un mayor nú-
mero de datos, los utilizaremos como mode-
lo para poder explicar las características
generales de los PG. Este grupo comprende
aquellos PG que se caracterizan por ser gli-
coproteínas secretadas, es decir, aparecen
libres en la MEC, y es aquí donde se rela-
cionan con otras moléculas. Entre las molé-
culas matriciales con las cuales establecen
relaciones destaca el ácido hialurónico (AH);
de ahí el nombre de hialectanos.
La proteína eje
Las proteínas eje de los hialectanos (lectica-
nos) son largas cadenas de aminoácidos que Figura 1. Representación esquemática de los hialectanos (lecticanos). Los hialectanos se carac-
contienen lugares específicos para las in- terizan por ser glicoproteínas secretadas a la matriz extracelular (MEC) del sistema nervioso.
serciones laterales de los GAG (Fig. 1). La Estas glicoproteínas poseen azúcarescondroitinsulfato (CS). El extremo carboxilo de la proteína
de los hialectanos son moléculas de
del tipo glucosaminoglicano (GAG). Las cadenas de GAG
unión a la proteína eje se efectúa en el ami- se une a otras moléculas de la MEC (tenascinas, etc.), mientras que el extremo amino se relacio-
noácido serina, aunque no todas las serinas na con el ácido hialurónico (AH). Modificado de [3].
se relacionan con GAG [4]. Parece que, ade-
más de la presencia de este aminoácido, se necesita una confor- La porción central de la proteína posee una estructura muy line-
mación espacial específica de la proteína eje. La síntesis de pro- al sin plegamientos y generalmente es la de mayor longitud y
teínas para la exportación celular, como es el caso de los hialec- número de aminoácidos. Esta porción es el lugar de anclaje de
tanos, tiene lugar en los ribosomas del retículo endoplásmico los GAG y varía según el tipo de hialectano. Por su parte, la por-
rugoso y consiste en la unión de aminoácidos para formar cade- ción carboxiloterminal incluye repeticiones de aminoácidos se-
nas de menor (péptidos) o mayor longitud (proteínas). La unión mejantes al factor de crecimiento epidérmico (EGF) [6].
de los aminoácidos se efectúa por medio de un enlace de tipo En lo referente al genoma para la síntesis de las proteínas
‘peptídico’. Esta unión se forma cuando dos aminoácidos se eje de los hialectanos, se ha observado [7-9] que proceden de un
unen por medio del acoplamiento de sus extremos carboxilo gen ancestro común que ha podido ensamblarse, en otros genes,
(COOH) y amino (NH2). De esta forma, en cualquier cadena de por duplicación, a lo largo de la evolución. Esta apreciación se
aminoácidos siempre habrá dos extremos, uno que contiene un basa en la alta conservación de los límites entre intrones y exo-
aminoácido con el grupo amino libre (región aminoterminal) y nes en el ADN que la codifica [7]. El corte alternativo (splicing)
otro que contiene el grupo carboxilo libre (región carboxiloter- de los transcritos primarios (primera transcripción) del ADN
minal). La proteína eje, a medida que se sintetiza en los riboso- para la formación del ARNm añade una gran diversidad estruc-
mas unidos a las cisternas del retículo endoplásmico rugoso, se tural a estas proteínas y, en consecuencia, a los PG. Esto ha he-
internaliza en la luz de dichas cisternas. De allí se transfiere a cho que diferentes variedades (isoformas) de hialectanos se iden-
los complejos de Golgi por medio de las denominadas vesículas tifiquen para cada uno de sus subgrupos [8,9].
de transición. Es en los dictiosomas del Golgi donde la proteína
eje sufrirá transformaciones específicas, al unirse a ella las Las cadenas de glucosaminoglicanos
cadenas de azúcares que forman los GAG [5]. Las propiedades de los PG no se deben, exclusivamente, a las
En la proteína eje, y basados en su topografía, podemos con- anteriormente comentadas características de la proteína eje que lo
siderar tres segmentos fundamentales, que van ha poseer carac- forma, sino que también confiere a los PG sus peculiaridades
terísticas funcionales bien definidas: la porción central y los ex- morfofuncionales la presencia de las cadenas laterales de GAG.
tremos amino y carboxilo [6]. En aquellos PG que se secretan a En términos generales, podemos decir que los GAG están forma-
la MEC, como sucede en el caso de los hialectanos, las uniones dos por polímeros de hasta dos centenares de unidades de repeti-
de los mismos con otras moléculas de la MEC (tenascinas, AH, ción de disacáridos (heterodímeros). Estos polímeros se anclan a
etc.) tienen lugar en los extremos amino o carboxilo y, de esta la proteína central sobre el aminoácido serina por medio de un
manera, forman grandes estructuras de agregados tridimensiona- azúcar de unión típico (azúcar de anclaje), que está formada por
les. Si por el contrario, dicho PG no se libera a la MEC y perma- un tetrasacárido que contiene xilosa-galactosa-galactosa-ácido
nece unido a la membrana de la célula que lo sintetizó (neurona glucurónico [3,10]. La xilosa se une a la serina de la proteína eje y
o célula glial, según el tipo de PG), este anclaje en la membrana el ácido glucurónico se une al heterodímero específico del GAG.
se efectuará por el extremo carboxilo, y queda la porción amino Los GAG se han agrupado en diferentes familias según el
para relacionarse con las moléculas de la MEC. En los hialecta- disacárido que se repita (Fig. 2). Así, tenemos los grupos CS,
nos la región aminoterminal presenta una conformación espacial dermatansulfato (DS), HS y queratansulfato (QS). El CS, un
muy plegada (globular), de tipo inmunoglobulina, y se continúa disacárido de ácido glucurónico y galactosamina. El DS es áci-
con una sucesión de aminoácidos repetidos para la unión al AH. do idurónico unido a galactosamina. Por contener ambos GAG
844 REV NEUROL 2004; 38 (9): 843-851

3. PROTEOGLICANOS
MEC. Estas cadenas de oligosacáridos desempeñan un papel
importante en el mantenimiento de la estructura general de estas
moléculas. Se ha sugerido que la presencia de estos azúcares
cortos y ramificados es fundamental para conferir a la proteína
eje una estructura lo suficientemente rígida y elongada que per-
mita la unión de las cadenas laterales GAG a la misma [10,11].
Tipos de hialectanos
Entre los hialectanos, según sus características conformacionales,
encontramos los siguientes tipos [3]: el versicano, el agrecano, el
neurocano y el brevicano. Como hemos comentado anteriormen-
te, los hialectanos son moléculas secretadas, es decir que, una vez
sintetizadas por la maquinaria de síntesis proteica celular, se libe-
ran por exocitosis a la MEC. Una excepción a esta regla es el lla-
mado brevicano unido a GPI. Este particular hialectano se carac-
teriza por poseer una proteína eje que por su porción carboxilo-
Figura 2. En este esquema se pueden apreciar los diferentes tipos de terminal se ancla, al igual que el grupo de los glipicanos, en la
azúcares simples que se asocian para formar los diversos tipos de cade-
nas de glucosaminoglicanos (GAG). Observemos que el ácido hialurónico membrana celular por medio de su unión a una molécula de GPI
(AH) y el condroitinsulfato (CS) sólo se diferencian en un azúcar, lo cual [7]. Seguidamente pasaremos a analizar las características funda-
tiene importancia a la hora de efectuar tratamientos que impliquen la
rotura de dichas moléculas. Modificado de [3]. mentales de los diversos tipos de hialectanos.
El versicano es muy abundante en la sustancia blanca del
SNC y dicha expresión se relaciona íntimamente con el proceso
un azúcar común (galactosamina) se suelen agrupar en una mis- de mielinización, ya que se sintetiza por los oligodendrocitos
ma familia, la CS-DS. El grupo HS-heparina es un grupo seme- [12]. Se identificó, en un principio, en el SNC adulto como un
jante al CS-DS que contiene dos tipos de GAG. El HS lo for- tipo de proteína glial de unión al AH [13], y, posteriormente, se
man un dímero de ácido glucurónico y glucosamina, mientras comprobó que esta proteína se correspondía con la porción ami-
que el dímero de la heparina es ácido idurónico y glucosamina. noterminal del versicano [14]. En los mamíferos, la porción cen-
Por último, el QS es un dímero de galactosa y glucosamina [3, tral de la proteína eje del versicano se codifica en dos exones dife-
10]. Un tipo especial de GAG es el AH que posee un dímero rentes denominados GAG-α y β, que poseen la información de las
formado por glucosamina unida al ácido glucurónico. El AH cadenas de aminoácidos para la unión, de 5-8 y entre 11 y 15 ca-
presenta ciertas particularidades, entre las que destacan el he- denas de GAG, respectivamente. El corte alternativo del trans-
cho de que sus azúcares no se sulfatan, no poseer proteína eje, crito primario puede originar diferentes variedades de ARNm
por lo cual no forma PG, y, finalmente, servir de lugar de ancla- para la síntesis de la porción central de la proteína eje del versi-
je a las proteínas eje de los PG (hialectanos) para formar gran- cano. El versicano V0, la isoforma más larga, contiene ambos
des estructuras tridimensionales en la matriz [1,3,10]. lugares codificados (α y β). En las isoformas cortas (V1 y V2),
Además del disacárido típico de cada GAG, éstos poseen una V1 sólo poseen el dominio β y V2 sólo el α [15]. La cuarta va-
segunda característica fundamental: la presencia de grupos sulfa- riedad, V3, es la de menor longitud de las cuatro isoformas y
to (SO3–) unidos a diversos niveles de su estructura de cada azúcar sólo posee las porciones globulares terminales NH2 y COOH,
simple. La familia CS-DS posee dos grupos SO3– en la galactosa- por lo cual, al no poseer la región central (α y β), no puede unir
mina y uno en el ácido glucurónico o el idurónico. El HS posee GAG y, por lo tanto, no se considera un PG [16]. Se cree que
tres SO3– en la glucosamina y uno en el ácido glucurónico o el este procesamiento de las diversas isoformas del versicano se
idurónico y el QS posee un SO3– en cada monosacárido (galatosa- produce en el espacio extracelular y se ha sugerido la participa-
mina o glucosamina). La presencia de estos grupos sulfato, deter- ción, en este proceso, de una o varias metaloproteínas que serí-
mina que los GAG, en particular, y los PG, en general, sean molé- an las responsables del corte selectivo de la proteína eje para la
culas fuertemente polianiónicas, lo cual determina que tengan formación de las diversas variedades de versicano [17].
gran apetencia por unirse a moléculas policatiónicas. Estas inter- En el caso del agrecano y el brevicano –sintetizados por los
acciones químicas van a desempeñar un papel muy importante a astrocitos–, los dominios de los exones centrales que codifican la
la hora de formar grandes agregados polimoleculares en la MEC. fracción proteica donde se unen los GAG, parecen no afectarse
A las proteínas eje, además de las largas cadenas de GAG, por este tipo de corte alternativo del transcrito primario que se
se les pueden unir un segundo grupo de cadenas ramificadas de origina para formar el ARNm. No obstante, la existencia de varia-
hidratos de carbono formados por un reducido número de azú- ciones en el corte del transcrito primario parece ser específico
cares (oligosacáridos). Estos oligosacáridos, según el modo de para cada especie animal. En este sentido, el exón que codifica el
anclaje en la proteína eje, se llaman oligosacáridos unidos en primer dominio tipo-EGF del agrecano se ha localizado solamen-
‘O’ o ‘N’ (O-unidos y N-unidos) a proteínas. Se denominan N- te en el genoma humano [18,19]. En el caso de brevicano, una
unidos si el azúcar se une al átomo de nitrógeno del aminoácido diferencia muy interesante entre las diversas variantes de corte
asparagina, mientras que son tipo O si el azúcar se ancla en el para la formación de la proteína eje se ha observado en la región
átomo de oxígeno del aminoácido serina o treonina. Los hialec- COOH-terminal de los dos tipos posibles de proteínas eje de este
tanos poseen pocos oligosacáridos N-unidos, pero contienen un hialectano. Así, por la finalización alternativa de la transcripción,
gran número de oligosacáridos O-unidos. Los oligosacáridos de la configuración globular del extremo COOH-terminal puede re-
los hialectanos contienen ácido siálico [11] que les proporciona emplazarse por un corto péptido que lleva el anclaje-GPI (brevi-
características funcionales muy importantes en el contexto de la naco-GPI) para unirlo a la membrana celular [20,21]. La estruc-
REV NEUROL 2004; 38 (9): 843-851 845

4. D. CRESPO-SANTIAGO
tura de esta isoforma de brevicano unido a la membrana contras- tencia de un procesamiento proteolítico de los hialectanos in vivo.
ta, como hemos visto, con las proteínas eje de otros miembros de Este procesamiento, al igual que lo comentado in vitro, sugiere la
la familia de los hialectanos que no la poseen y, por lo tanto, no se presencia de puntos de corte específicos para cada hialectano. Así,
anclan en las membranas celulares y se liberan a la MEC. para el agrecano y el brevicano los lugares de corte se han locali-
El neurocano es un PG sintetizado fundamentalmente por los zado en los dominios de unión de los GAG [32]. Para ambos hia-
astrocitos. Su proteína eje la forman 1.257 aminoácidos y tiene un lectanos existe una secuencia común de aminoácidos [E(G/S)E >
peso molecular de 136 kDa; en común con los otros miembros de (A/S)RG], en las cadenas que forman esta región de la proteína
la familia de los hialectanos, tiene una estructura con multidomi- eje y se ha sugerido que este es el lugar común de corte de ambas
nios [22]. La región aminoterminal, de morfología globular, está proteínas [32]. Basados en esta similitud con respecto al punto de
formada, fundamentalmente, por dos dominios para unirse al AH corte, se ha propuesto la existencia de una posible enzima común
[23]. La porción central, no globular, de la molécula de neurocano y específica (agrecanasa) para efectuar dicho corte [33].
es muy diferente cuando se la compara con los otros hialectanos,
ya que posee una estructura tipo mucina [24]. El análisis de la
secuencia de aminoácidos en ratas ha revelado la presencia de sie- LOS GLIPICANOS Y SINDECANOS
te potenciales lugares de unión de otras tantas cadenas de CS. (EL GAG HEPARANSULFATO)
Estos lugares son aquellos en los cuales encontramos los pares de Los glipicanos, junto con los sindecanos, forman una de las dos
aminoácidos serina-glicina, precedida la serina de un aminoácido grandes familias de PG, en los cuales el GAG que se une a la pro-
de tipo ácido [25,26]. Sin embargo, el análisis del neurocano ais- teína eje es el HS. Los glipicanos se unen a la membrana celular
lado del cerebro de rata ha mostrado que la molécula intacta sólo por medio de un anclaje GPI [34,35]. En mamíferos se han aisla-
posee tres cadenas de CS ancladas a la proteína eje, lo cual con- do seis tipos diferentes de glipicanos, que se han numerado del 1
trasta con los mencionados siete posibles lugares de anclaje [27]. al 6 (p. ej., gliplicano 4). Las proteínas eje de los glipicanos, como
La región COOH-terminal esta compuesta de tres tipos de subuni- en los hialectanos, poseen tres zonas o dominios fundamentales,
dades estructurales con dos dominios tipo-EGF, seguidos de un pero al ser proteínas que permanecen ancladas en la superficie ce-
dominio lectina del tipo-C y en la región más próxima al COOH- lular, presentan características específicas. Se sintetizan con una
terminal hay una secuencia del tipo de la proteína reguladora del secuencia secretora señal en el terminal NH2 y una porción hidro-
complemento. El neurocano, además de unirse al AH, puede esta- fóbica en la región COOH-terminal. La región aminoterminal se
blecer relaciones con diferentes tipos de moléculas en la MEC proyecta hacia el espacio extracelular, y la porción carboxiloter-
(L1, N-CAM, TAG-1/axonina y las tenascinas R y C) [22]. minal se sustituye, al finalizar la síntesis de la proteína, por un
El procesamiento, posterior a su síntesis, de la cadena intacta anclaje GPI para mantenerla unida a la membrana celular. La pro-
[27] de la proteína eje del neurocano da lugar a la posibilidad de teína eje de los glipicanos posee un elevado número de aminoáci-
encontrar diferentes fragmentos en la MEC del SNC. Las formas dos cisteína [34]. Estos aminoácidos forman puentes disulfuro en-
en las que podemos encontrar el neurocano en el SNC son básica- tre cisteínas consecutivas, lo cual determina que las proteínas eje
mente las siguientes: una gran molécula que representa la proteí- de los glipicanos posean una estructura muy plegada y compacta.
na eje intacta, un fragmento que contiene la región COOH-termi- Los lugares de unión de las cadenas de HS están próximos a la
nal (neurocano-C), y otro la NH2-terminal (neurocano-N) [27]. región COOH-terminal, es decir, cerca de la membrana celular.
Estas dos últimas isoformas se originan en el mismo proceso de Los sindecanos se caracterizan por poseer proteínas eje que
corte proteolítico de la proteína eje del neurocano intacto entre tienen dominios transmembrana formados por 34 aminoácidos y
los aminoácidos 638-639 [28]. El fragmento que contiene el gru- que los GAG que se unen a ella son del tipo HS. En lo que se
po aminoterminal tiene un peso molecular de 130 kDa y puede refiere a tu topología, la proteína eje posee tres dominios: el
sufrir un nuevo procesamiento y originar una tercera molécula de mencionado dominio transmembrana y los relacionados domi-
neurocano de bajo peso molecular (90 kDa) [29]. Se ha sugerido nios extracitoplasmáticos (ectodominio) e intracitoplasmáticos
que estos procesos de corte de la proteína eje tienen lugar en el [36]. En los dominios extracitoplasmáticos se anclan las cadenas
interior del astrocito [30]. La síntesis y procesamiento del neuro- de HS [3,36,37]. Existe una gran variabilidad entre los ectodo-
cano en sus diferentes formas se regula a lo largo del desarrollo. minios de los diferentes tipos de sindecanos. Las proteínas eje de
Se ha visto que en la rata, las cantidades relativas de las formas los sindecanos son más cortas, en lo referente al número de ami-
intactas y procesadas de neurocano cambian de forma considera- noácidos que las componen, que las de los glipicanos. No obs-
ble a lo largo del desarrollo posnatal [31]. Así, en el nacimiento la tante, al ser pobres en cisteínas no forman puentes disulfuro y,
proteína eje de forma intacta es la que predomina. Sin embargo, por lo tanto, se pueden extender a mayores distancias desde la
durante el desarrollo subsiguiente se incrementa la presencia de superficie celular que en el caso de los glipicanos. Los ectodomi-
las formas procesadas. Al final del desarrollo posnatal casi todo el nios de los glipicanos pueden aparecer, en algunas ocasiones, li-
neurocano presente en el SNC se encuentra en alguna de las for- bres en la MEC y se ha sugerido que la liberación de estas por-
mas procesadas [29]. En la actualidad se sabe que estos fragmen- ciones, por el corte proteolítico, pudiera desempeñar un papel
tos son el resultado del procesamiento proteolítico de la molécula importante en la función de estos PG [36-38]. Los dominios
intacta y no de su corte alternativo, por el hecho de que el análi- transmembrana de las proteínas eje poseen una gran semejanza
sis, por medio de la técnica de Northern blot, del ARNm de cere- en los tipos de aminoácidos que los forman. Una característica
bros de ratas de cuatro días de vida posnatal y adultas ha mostra- notable de las proteínas eje de los sindecanos es la presencia de
do que contienen, respectiva y principalmente, la proteína intacta un corto dominio intracitoplasmático. Los primeros 10 aminoá-
y las fracciones más pequeñas resultantes del procesamiento [31]. cidos forman una secuencia que es constante para todos los tipos
Los conocimientos expuestos hasta este punto sobre el proce- de sindecanos, que se denomina C1 [39]. Este segmento se con-
samiento de estas moléculas se basan en investigaciones realiza- tinúa con una región variable (V) para cada tipo de sindecano.
das fundamentalmente in vitro. También se ha observado la exis- Por último, hay una secuencia final de cuatro aminoácidos (te-
846 REV NEUROL 2004; 38 (9): 843-851

5. PROTEOGLICANOS
trapéptido, EFYA) común para todos los sindecanos, que acaba minio transmembrana, el cual finalmente se internaliza en el cito-
en el grupo carboxiloterminal [38-40]. Este dominio citoplasmá- plasma para formar un corto dominio citoplasmático [49,50].
tico es el lugar de unión de diversas moléculas del citosol. Además de esta forma transmembrana, el NG2, por la pérdida del
dominio transmembrana, puede encontrarse de forma secretada
en la MEC. El reciente descubrimiento de la expresión de este PG
GRUPO MISCELÁNEA en determinadas leucemias ha hecho que su detección se emplee
Además de los mencionados hialectanos, glipicanos y sindeca- como un criterio de análisis de la evolución de las mismas [51].
nos, hay un grupo de PG que son de difícil integración en una Algunas isoformas de la proteína precursora de amiloide (APP)
familia común debido a la gran variabilidad estructural que pre- y su variante, la APLP2, cuya disfunción se relaciona con las le-
sentan, razón por la cual se incluyen en un cuarto grupo, misce- siones neuropatológicas extracelulares (placas seniles) observa-
lánea [3]. Esta variabilidad se basa en el hecho de que pueden das en la enfermedad de Alzheimer, se ha observado que pueden
tener proteínas eje con unas características muy particulares; en llevar alguna cadena de CS asociada. En este caso, estas isofor-
ocasiones permiten y en otras no la unión de GAG, pueden ser mas de la APP se comportarían como la proteína eje de un PG
de variados tipos, y permanecer unidas a la membrana celular o [52]. Sin embargo, en la actualidad poseemos poca información
liberarse al espacio extracelular [41]. sobre las modificaciones que operan en esta glicosilación y sus
Un PG de este grupo es el receptor proteína-tirosina fosfatasa, posibles funciones, aunque se han sugerido acciones modulado-
RPTPβ (también llamado RPTPζ) [42,43]. De la transcripción ras en la adhesión celular y el crecimiento de las neuritas [53].
alternativa de los exones que codifican dicha proteína se pueden Las isoformas de estas proteínas que llevan CS se expresan en las
obtener tres isoformas diferentes de RPTPβ [42]. Dos de estas células gliales del SNC [54], lo que desde este punto de vista pa-
proteínas se comportan como ejes para el anclaje de cadenas de rece indicar un cierto origen glial de esta patología.
CS, mientras la tercera carece de lugares de unión para los GAG
y, por esta razón, no es un PG. La molécula de mayor longitud de
RPTPβ es una proteína de membrana de la que su porción extra- FUNCIONES DE LOS PG QUE CONTIENEN
celular presenta semejanza con la anhidrasa carbónica y es en la CADENAS DE GAG DEL TIPO CS
proximidad de esta región donde se localizan los anclajes para las La función fundamental de los PG-CS parece centrarse en los
cadenas de GAG. Este dominio extracelular se continúa con el procesos iniciales de formación del SNC, con inclusión de la mi-
dominio transmembrana, el cual se internaliza en el citoplasma gración celular a los lugares apropiados para su posterior desa-
celular y forma dos secuencias de tirosina fosfatasa [42,43]. Una rrollo morfofuncional, la formación de conexiones específicas y
segunda isoforma, más corta, de RPTPβ –le faltan 860 aminoáci- su mantenimiento, además de actuar en el trofismo inicial de las
dos de la porción extracelular con inclusión de los lugares para la neuronas generadas y el establecimiento de relaciones con pobla-
unión de GAG– se ancla en la membrana celular por medio de un ciones semejantes para la formación de determinadas zonas o
dominio transmembrana. El hecho de que no posea lugares para centros nerviosos [1,4,55]. En el período embrionario, momento
la unión de CS hace que no pueda considerarse un PG [44]. crítico en la formación de las conexiones de las vías nerviosas, la
La tercera variante de RPTPβ, llamada fosfacano, contiene expresión de los PG que contienen cadenas de GAG del tipo CS
casi toda la secuencia de aminoácidos del dominio extracelular, (PG-CS) se ha visto que coincide, en el tiempo, con aquellas áre-
con inclusión de los lugares de unión para los GAG. A diferencia as neurales en las que se pierde la capacidad de regeneración de
de la forma larga, al fosfacano le falta la secuencia de aminoáci- las vías nerviosas. Esta correlación entre la expresión de este tipo
dos, que se correspondería con aquella que se continúa con el do- de PG y la pérdida de capacidad regenerativa indujo a proponer
minio transmembrana [41]. En consecuencia, el fosfacano, al no que dicha expresión ejercía un papel protector en el manteni-
poseer un dominio transmembrana, se secreta al espacio extrace- miento y consolidación de las conexiones neurales ya estableci-
lular. En el fosfacano, atendiendo a las características de los GAG das [55]. Algunas de las regiones del SNC en las que se ha obser-
que se le unen, se pueden distinguir dos variedades. Una lleva ex- vado esta estrecha relación son: el esclerótomo [56], la zona de
clusivamente cadenas laterales de CS y la otra puede llevar cade- entrada a la médula espinal de las raíces dorsales [57], y la región
nas de CS y QS; por esta razón, a esta última variedad también se medial del tecto óptico [58]. En la vía óptica, donde la precisa
la denomina fosfacano QS [41]. También se le pueden unir algu- disposición topográfica de los axones de las células ganglionares
nos oligosacáridos del tipo Lewis-X [45,46]. Recientemente, se de la retina que forman el nervio óptico es fundamental para la
ha identificado una nueva proteína procedente del procesamiento correcta proyección a los centros corticales, se ha observado que
del RPTPβ que se denomina isoforma corta del fosfacano (PSI) y los PG-CS desempeñan un papel fundamental en el estableci-
se corresponde con la porción aminoterminal que contiene la miento y mantenimiento de dicha topografía. Esta función se ha
anhidrasa carbónica [47]. El fosfacano ha adquirido gran relevan- confirmado por el tratamiento de la retina in vitro con condroiti-
cia al observarse que es una proteína muy característica del siste- nasa (C-ABC). Esta enzima corta las uniones covalentes de los
ma magnocelular neurosecretor del hipotálamo y que desempeña GAG y el AH y libera agregados de GAG; por lo tanto, altera las
un importante papel al permitir los cambios morfofuncionales que características funcionales de los PG-CS. La adición de dicha
acontecen en este sistema que se encarga de la síntesis, transporte enzima al medio de cultivo produjo, en comparación con el gru-
y liberación de las neurohormonas oxitocina y vasopresina [48]. po control, la alteración del patrón normal de los axones con un
El neuroglicano-2 (NG2), hasta el momento, es un único PG crecimiento desorganizado de la vía visual [59].
con un dominio transmembrana que se ha identificado en la Si, como hemos visto, los PG-CS desempeñan un papel im-
superficie de los precursores de oligodendrocitos (CPO) durante portante durante el desarrollo, adquiere una cierta importancia
el desarrollo cerebral [49]. La proteína eje del NG2 está com- analizar sus funciones en el adulto y tras las alteraciones del
puesta por una larga porción extracelular a la cual se unen tres SNC. En este último caso, las lesiones del SNC conducen a im-
cadenas de CS. Este dominio extracelular se continúa con el do- portantes respuestas de diversos tipos de células –entre otras,
REV NEUROL 2004; 38 (9): 843-851 847

6. D. CRESPO-SANTIAGO
neuronas, astrocitos, oligodendrocitos, células precursoras de situ han confirmado la sobreexpresión de neurocano por los as-
oligodendrocitos, y microglia–. Tras las lesiones, estas células trocitos que habían colonizado los filtros implantados.
pueden sufrir determinados tipos de reacciones, entre las que se También se ha observado la sobreexpresión de neurocano en
encuentra la activación funcional en respuesta a la lesión. Estas otro modelo experimental que consiste en la denervación del
reacciones frente a las alteraciones inducidas incluyen, entre giro dentado tras la lesión del hipocampo [73]; aquí también se
otras, un incremento en la síntesis de algunos de los componen- produce un incremento del neurocano. Un aspecto importante
tes de la MEC, entre los que se encuentran los hialectanos [59]. es el hecho de que la expresión de neurocano tiene un cierto
Así, la expresión de PG-CS se ha visto que se incrementa en el patrón temporal. Se ha observado que dicha sobreexpresión tie-
SNC tras la lesión de la raíz dorsal medular, la sección del fór- ne lugar entre la primera y segunda semana poslesión y pasados
nix, lesiones del estriado, y la sección selectiva del córtex o tras estos tiempos los niveles de neurocano vuelven a ser los mis-
el aplastamiento medular [59-62]. Un PG-CS asociado a la mem- mos que en los casos control. Una serie de factores se han aso-
brana, denominado proteoglicano de lesión de la membrana ciado a esta respuesta de tipo temporal. Así, determinadas cito-
(PLM) se expresa por los astrocitos reactivos tras la lesión neu- cinas, TGFβ y α, entre otras moléculas, se sobreexpresan tras la
rotóxica del hipocampo. Este PLM inhibe el crecimiento de las lesión del SNC [74,75]. La infusión de anticuerpos frente a
neuritas in vitro, una propiedad que depende de las cadenas de TGFβ condujo a la atenuación de la respuesta astrocítica y a la
GAG asociadas a su proteína eje [63,64]. reducción del depósito de diversos componentes de la MEC con
En otros experimentos también se ha demostrado la expre- inclusión del neurocano [76]. Al igual que los astrocitos, las
sión de PG-CS y el fallo en la regeneración axonal. En este sen- células precursoras de oligodendrocitos también expresan neu-
tido, el implante de neuronas de ganglio dorsal en el cuerpo rocano in vitro [71] y el incrementado número de células que
calloso [65] produjo que las neuronas transplantadas extendieran hay alrededor de la lesión puede también contribuir al aumento
sus axones a largas distancias en este tracto de sustancia blanca. general de la expresión de neurocano. Sin embargo, la expre-
En algunos casos se observó que las neuronas trasplantadas esta- sión de neurocano por estas células no se afecta significativa-
ban rodeadas por una región donde se había sobreexpresado PG- mente por las citocinas, como el TGFβ y α.
CS y este era el punto en el cual el crecimiento de las neuritas se
detenía. Cuando las neuronas se trasplantaron a cierta distancia
de una zona previamente lesionada, de forma experimental, en la LA MATRIZ EXTRACELULAR Y LA REPARACIÓN
columna dorsal de la médula espinal, se observó que los axones NEURAL: APROXIMACIONES TERAPÉUTICAS
eran capaces de extender sus neuritas por la sustancia blanca de Como hemos visto en los apartados anteriores, la MEC del SNC
la médula espinal; pero dicha progresión se paraba en la región desempeña un importante papel en el proceso de inhibición de
rica en PG-CS alrededor del sitio de la zona lesionada [66]. la actividad regeneradora del SNC. Partiendo de esta premisa,
En el caso particular del neurocano, un estudio in vitro [67] diferentes grupos de investigación han iniciado aproximaciones
mostró su actividad bloqueadora del crecimiento de neuritas. En terapéuticas con el objetivo de promover dicha regeneración.
esta aproximación experimental se cultivaron neuronas de cere- Entre dichas aproximaciones, destacan aquellas dirigidas a:
belo de ratas de 4 y 5 días de vida posnatal o neuronas de corteza – Inhibir la reacción local de las células gliales para disminuir
cerebral de animales recién nacidos. La siembra se realizó en los efectos de la formación de la escara glial reactiva en la
cubreobjetos, a los cuales se les habían añadido bandas que con- zona la lesión.
tenían laminina o neurocano. Las neuritas crecieron siguiendo – Inhibir la síntesis de los componentes de la MEC, funda-
los surcos de laminina, pero no entraron en las bandas de neuro- mentalmente los PG-CS.
cano. Se ha sugerido que el neurocano ejerce también esta misma – Ejercer un efecto antiagregante sobre los diversos componen-
acción inhibitoria in vivo, que se basa en la desorganización de tes de la MEC, para que no se forme dicha red tridimensional.
las interacciones entre las moléculas de adhesión celular sobre el
cono de crecimiento y el sustrato, ya que el neurocano se une a Diversos estudios han mostrado que tras la lesión del SNC, indu-
L1 y N-CAM, y esta unión implica las cadenas laterales de CS de cida por traumatismos o cortes selectivos en la corteza cerebral,
los PG [68]. Además de esta acción sobre las CAM, el neurocano se producía un notable incremento en la síntesis y liberación a la
puede también ejercer una acción directa sobre las neuronas. En MEC de PG-CS. Concomitantemente, tras la formación de la
este sentido, el crecimiento de las neuritas de células PC12D se escara glial como consecuencia de la lesión, diversos tipos de
ha visto que se inhibe por sustratos de neurocano [69,70]. Res- células gliales proliferan (astrocitos, CPO) o migran (microglia)
pecto al comportamiento de este PG-CS tras la lesión del SNC, hacia dicha zona. La mayoría de estas células, como ya hemos
se ha observado su sobreexpresión en diversos experimentos comentado, sintetizan y liberan PG-CS, que se ha observado que
[71]. Estos autores hicieron cortes selectivos de cuchilla en el tienen un efecto inhibidor sobre la regeneración axonal. Esta
córtex cerebral y observaron la sobreexpresión del neurocano observación llevó a un grupo de investigadores [77] a efectuar
entre los días 7-14 tras la lesión. En el cerebro no lesionado los una nueva aproximación al proceso de regeneración del SNC
niveles de neurocano se detectan poco, pero a los siete días pos- tras las lesiones. Este grupo se planteó como hipótesis de trabajo
lesión se produce un incremento de dicha expresión [71]. Un el hecho de que si tras una lesión se producía un incremento en
resultado semejante es el obtenido por nosotros tras la lesión del la expresión de PG-CS, probablemente, si de alguna manera se
tracto negroestriado (observación personal). Otro modelo experi- inhibía esta expresión y la consiguiente agregación en la MEC
mental que consiste en la implantación de filtros de nitrocelulosa de estas moléculas, se podría de alguna manera facilitar el creci-
en el lugar de lesión [72] ha demostrado, por medio de la técnica miento de los axones de una vía nerviosa que se hubiera dañado
de Western blot, en los extractos preparados de estos filtros tras previamente. Con este objetivo, efectuaron lesiones selectivas de
los 14 días poslesión, una clara sobrerregulación del neurocano. la vía negroestriada y la infusión de condroitinasa ABC (C-ABC)
Posteriormente, técnicas inmunocitoquímicas y de hibridación in en el lugar de lesión. El efecto biológico de la C-ABC es romper
848 REV NEUROL 2004; 38 (9): 843-851

7. PROTEOGLICANOS
los enlaces glucosídicos entre los monosacáridos de los GAG del regeneración, ya que disminuía la expresión de los PG-CS en el
tipo CS con inclusión del AH, que posee un 50% se similitud área alrededor de la lesión. En el mismo experimento se proce-
con dichas moléculas (Fig. 1). Así, tras la sección quirúrgica de dió a analizar la posible regeneración de la vía negroestriada,
esta vía, se procedió a inyectar C-ABC en días sucesivos para, de para lo cual se efectuó un estudio inmunocitoquímico frente a la
esta manera, inhibir la agregación de los PG-CS en la MEC. Los enzima tiroxina hidroxilasa (TH). Los resultados mostraron que
resultados mostraron que este procedimiento permitía el creci- los cerebros inyectados con salino presentaban un ligero recre-
miento de los axones seccionados y la reformación, parcial, de la cimiento de los axones lesionados en las áreas en las cuales no
proyección negroestriatal [77]. había actividad glial de astrocitos ni expresión de neurocano o
En otra aproximación experimental al proceso de regenera- versicano. Sin embargo, los axones no regeneraron alrededor de
ción neural [78] se procedió, tras la lesión del mencionado trac- la zona de lesión que contenía astrocitos y abundante neurocano
to a inyectar anticuerpos frente a dos isoformas del factor de o versicano. El tratamiento con hialuronidasa produjo un signi-
transformación del crecimiento (TGFβ 1 y 2). Tras la lesión, en ficativo incremento en el número de axones seccionados, que
este caso, se administró una combinación de anticuerpos frente crecieron más allá de la lesión. Sin embargo, estos axones no
a ambos factores durante 10 días consecutivos. El estudio inmu- crecieron en el interior del tejido que estaba entorno a la lesión
nocitoquímico de la zona de lesión mostró que la administra- y que contiene abundante neurocano y versicano. Estos resulta-
ción de estos anticuerpos atenuó la respuesta de los astrocitos, dos muestran que la parcial degradación del AH y la depleción
medida por la expresión de la proteína fibrilar glial ácida de los CS unidos a las proteínas eje incrementa el crecimiento
(GFAP) y el NG2, pero no tuvo acción sobre la actividad de la de los axones lesionados, pero no permite la regeneración a lar-
microglia y los macrófagos. Los autores sugirieron que la admi- gas distancias en regiones que contienen PG-CS que no se han
nistración de estos anticuerpos determina una reducción en la eliminado. Los resultados de este estudio muestran que el AH,
actividad de la escara glial, pero no produce regeneración del los PG-CS y los propios CS contribuyen al fallo de la regenera-
tracto negroestriado [79], como se había observado tras la infu- ción espontánea en el SNC lesionado de los mamíferos [82].
sión del enzima condroitinasa. En un intento por disminuir los efectos de la escara glial
También se procedió a analizar el papel regenerador de la sobre la regeneración del SNC, se procedió a eliminar la proli-
inhibición de la agregación de PG-CS en la médula espinal de feración de oligodendrocitos en el sitio de lesión [78]. Para ello,
los mamíferos adultos [80]. Como ya sabemos, las lesiones a ratas adultas recibieron una infusión continua de citosina-D-
este nivel pueden conducir a una parálisis permanente. En los arabinofuranosida (ara-C) o salino durante 7 días en el lugar de
lugares de lesión, al igual que en el cerebro, se desarrolla una lesión, tras la sección unilateral del haz medial del cerebro ante-
escara glial que contiene moléculas de la MEC con inclusión de rior. Además, se utilizaron, para la comparación de resultados,
PG-CS. Estas moléculas inhiben el crecimiento de los axones in grupos adicionales de ratas que recibieron infusiones antes de la
vitro y la regeneración de los axones se para en las regiones lesión y ratas lesionadas que no recibieron dicho tratamiento.
ricas en PG-CS in vivo. Con el objetivo de analizar los efectos Los animales se estudiaron a 4, 7, 12 y 18 días poslesión. Se
funcionales de la degradación de los GAG tipo CS sobre la analizó la expresión de la TH y la respuesta de las células glia-
regeneración tras la lesión de la médula espinal, se procedió a les. La casi completa eliminación de los oligodendrocitos que
inyectar C-ABC en las zonas lesionadas de ratas adultas [81]. producen NG2 se observó tras 7 días de infusión de ara-C. Tam-
Estos autores demostraron que la infusión intratecal de C-ABC bién se apreció la disminución de la microglia reactiva, pero no
degradaba los PG-CS en el lugar de lesión, y promovía la rege- se observó ningún efecto en la respuesta de la GFAP de los
neración axonal tanto de las vías ascendentes como descenden- astrocitos. El estudio cuantitativo mostró una diferencia signifi-
tes de los tractos espinales. Además de esta regeneración morfo- cativa en el número de axones marcados distalmente a la lesión
lógica, la administración de C-ABC también restauró la activi- en los animales tratados con ara-C, pero estos valores ya no fue-
dad posináptica inducida por la activación eléctrica tras la esti- ron diferentes, respecto a los grupos control, en el día 18 tras la
mulación de las neuronas corticoespinales. También el trata- lesión [78]. Estos resultados sugieren que la eliminación de la
miento con C-ABC promovió la recuperación funcional de la capacidad proliferativa de las CPO desempeña un papel impor-
locomoción y el comportamiento propioceptivo en los animales tante en los procesos de regeneración, pero esta inhibición pro-
tratados [80]. Así, se demostró, nuevamente, que los PG-CS son liferativa debe mantenerse en el tiempo.
moléculas inhibidoras in vivo de la regeneración neural, lo que Finalmente, debemos comentar que la MEC está sujeta a un
sugiere, nuevamente, que la manipulación de estas moléculas, constante proceso de remodelado, el cual implica la destrucción
inhibiendo su síntesis o induciendo su degradación, pudiera ser de moléculas existentes y la síntesis y liberación de otras nuevas
un tratamiento efectivo en las lesiones medulares humanas [81]. a la MEC. Se han identificado diversos tipos de enzimas prote-
En un paso posterior se estudió el efecto que la degradación olíticos sobre las proteínas de la matriz. Las metaloproteinasas
del AH pudiera tener sobre la regeneración del tracto negroes- de la matriz forman un grupo de enzimas con una actividad fun-
triado. Así, se analizó si la degradación del AH por medio de damental a este nivel. Estas enzimas tienen efectos líticos sobre
hialuronidasa podía liberar esta función inhibidora de los PG- los componentes proteicos de la MEC y desempeñan un papel
CS de la MEC y, en consecuencia, incrementar la regeneración fundamental en diversos procesos fisiológicos [80]. El incre-
de los axones negroestriados previamente seccionados. Las mento de la acción de estas enzimas se ha visto que desempeña
lesiones se efectuaron en ratas y se procedió a la infusión repe- un papel importante en la ‘fluidificación’ de la MEC y permite
tida desde el momento de la lesión por medio de una cánula que el crecimiento de los axones por las zonas lesionadas. Esta
contenía suero salino o salino conteniendo hialuronidasa, una aproximación ofrece, asimismo, un amplio campo abierto a fu-
vez al día durante 10 días poslesión. El día 11 se estudiaron los turas investigaciones en el área de la regeneración neural.
cerebros por técnicas inmunocitoquímicas frente a los PG-CS y Como hemos podido observar, los estudios reseñados abren
se observó que la infusión del enzima ejercía efectos sobre la una puerta esperanzadora en los procesos de reparación de
REV NEUROL 2004; 38 (9): 843-851 849

8. D. CRESPO-SANTIAGO
lesiones del SNC, donde sabemos que la capacidad regenerativa ducidas por otro tipo de alteraciones, como la esclerosis lateral
de dicho tejido se inhibe mucho. Además, estos estudios abren amiotrófica, el Parkinson, o la enfermedad de Alzheimer, donde
un campo para posibles terapias reparadoras, ya no sólo en las el incremento de la capacidad reparadora del tejido neural sería
comentadas lesiones traumáticas del SNC, sino en aquellas pro- un factor fundamental a la hora de inducir dicha regeneración.
BIBLIOGRAFÍA
1. Perides G, Rahemtulla F, Lane WS, Asher RA, Bignami A. Isolation of chondroitin sulfate proteoglycan core protein. I. Generation and char-
a large aggregating proteoglycan from human brain. J Biol Chem acterization of peptides and specificity for glycosaminoglycan attach-
1992; 267: 23883-7. ment. J Biol Chem 1990; 265: 12075-87.
2. Asher RA, Scheibe RJ, Keiser HD, Bignami A. On the existence of a 27. Margolis RK, Rauch U, Maurel P, Margolis RU. Neurocan and phos-
cartilage-like proteoglycan and link proteins in the central nervous sys- phacan: two major nervous tissue-specific chondroitin sulfate proteo-
tem. Glia 1995; 13: 294-308. glycans. Perspect Dev Neurobiol 1996; 3: 273-90.
3. Bandtlow CE, Zimmermann DR. Proteoglycans in the developing brain: 28. Rauch U, Clement A, Retzler C, Frohlich L, Fassler R, Gohring W, et
new conceptual insights for old proteins. Physiol Rev 2000; 80: 1267-90. al. Mapping of a defined neurocan binding site to distinct domains of
4. Savolainen H. Isolation and separation of proteoglycans. J Chromatogr tenascin-C. J Biol Chem 1997; 272: 26905-12.
B Biomed Sci Appl 1999; 722: 255-62. 29. Meyer-Puttlitz B, Milev P, Junker E, Zimmer I, Margolis RU, Margolis
5. Sundblad G, Holojda S, Roux L, Varki A, Freeze HH. Sulfated N- RK. Chondroitin sulfate and chondroitin/keratan sulfate proteoglycans
linked oligosaccharides in mammalian cells. II. Identification of gly- of nervous tissue: developmental changes of neurocan and phospha-
cosaminoglycan-like chains attached to complex-type glycans. J Biol can. J Neurochem 1995; 65: 2327-37.
Chem 1988; 263: 8890-6. 30. Asher RA, Morgenstern DA, Fidler PS, Adcock KH, Oohira A, Brais-
6. Krusius T, Ruoslahti E. Primary structure of an extracellular matrix tead JE, et al. Neurocan is upregulated in injured brain and in cytokine-
proteoglycan core protein deduced from cloned cDNA. Proc Natl Acad treated astrocytes. J Neurosci 2000; 20: 2427-38.
Sci USA 1986; 83: 7683-7. 31. Sandy JD, Boynton RE, Flannery CR. Analysis of the catabolism of
7. Iozzo RV. Matrix proteoglycans: from molecular design to cellular aggrecan in cartilage explants by quantitation of peptides from the
function. Annu Rev Biochem 1998; 67: 609-52. three globular domains. J Biol Chem 1991; 266: 8198-205.
8. Ghiselli G, Iozzo RV. Proteoglycan gene targeting in somatic cells. 32. Yamada H, Watanabe K, Shimonaka M, Yamaguchi Y. Molecular
Methods Mol Biol 2001; 171: 239-50. cloning of brevican, a novel brain proteoglycan of the aggrecan/versi-
9. Murdoch AD, Iozzo RV. Prokaryotic expression of proteoglycans. can family. J Biol Chem 1994; 269: 10119-26.
Methods Mol Biol 2001; 171: 231-8. 33. Little CB, Flannery CR, Hughes CE, Mort JS, Roughley PJ, Dent C, et
10. Kjellen L, Lindahl U. Proteoglycans: structures and interactions. Annu al. Aggrecanase versus matrix metalloproteinases in the catabolism of
Rev Biochem 1991; 60: 443-75. the interglobular domain of aggrecan in vitro. Biochem J 1999; 344: 61-8.
11. Iozzo RV, Murdoch AD. Proteoglycans of the extracellular environ- 34. Watanabe K, Yamada H, Yamaguchi Y. K-glypican: a novel GPI-
ment: clues from the gene and protein side offer novel perspectives in anchored heparan sulfate proteoglycan that is highly expressed in
molecular diversity and function. FASEB J 1996; 10: 598-614. developing brain and kidney. J Cell Biol 1995; 130: 1207-18.
12. Asher RA, Morgenstern DA, Shearer MC, Adcock KH, Pesheva P, 35. Filmus J, Selleck SB. Glypicans: proteoglycans with a surprise. J Clin
Fawcett JW. Versican is upregulated in CNS injury and is a product of Invest 2001; 108: 497-501.
oligodendrocyte lineage cells. J Neurosci 2002; 22: 2225-36. 36. Carey DJ. Syndecans: multifunctional cell-surface co-receptors.
13. Perides G, Lane WS, Andrews D, Dahl D, Bignami A. Isolation and Biochem J 1997; 327: 1-16.
partial characterization of a glial hyaluronate-binding protein. J Biol 37. Woods A, Oh ES, Couchman JR. Syndecan proteoglycans and cell
Chem 1989; 264: 5981-7. adhesion. Matrix Biol 1998; 17: 477-83.
14. Zimmermann DR, Ruoslahti E. Multiple domains of the large fibrob- 38. Zimmermann P, David G. The syndecans, tuners of transmembrane
last proteoglycan, versican. MBO J 1989; 8: 2975-81. signaling. FASEB J 1999; 13 (Suppl): S91-100.
15. Bode-Lesniewska B, Dours-Zimmermann MT, Odermatt BF, Briner J, 39. Rapraeger AC, Ott VL. Molecular interactions of the syndecan core
Heitz PU, Zimmermann DR. Distribution of the large aggregating pro- proteins. Curr Opin Cell Biol 1998; 10: 620-8.
teoglycan versican in adult human tissues. J Histochem Cytochem 40. Rapraeger AC. Molecular interactions of syndecans during develop-
1996; 44: 303-12. ment. Semin Cell Dev Biol 2001; 12: 107-16.
16. Ito K, Shinomura T, Zako M, Ujita M, Kimata K. Multiple forms of 41. Maurel P, Rauch U, Flad M, Margolis RK, Margolis RU. Phosphacan,
mouse PG-M, a large chondroitin sulfate proteoglycan generated by a chondroitin sulfate proteoglycan of brain that interacts with neurons
alternative splicing. J Biol Chem 1995; 270: 958-65. and neural cell-adhesion molecules, is an extracellular variant of a
17. Perides G, Asher RA, Lark MW, Lane WS, Robinson RA, Bignami A. receptor-type protein tyrosine phosphatase. Proc Natl Acad Sci USA
Glial hyaluronate-binding protein: a product of metalloproteinase 1994; 91: 2512-6.
digestion of versican? Biochem J 1995; 312: 377-84. 42. Maeda N, Hamanaka H, Oohira A, Noda M. Purification, characteriza-
18. Doege KJ, Sasaki M, Kimura T, Yamada Y. Complete coding sequence tion and developmental expression of a brain-specific chondroitin sul-
and deduced primary structure of the human cartilage large aggregat- fate proteoglycan, 6B4 proteoglycan/phosphacan. Neuroscience 1995;
ing proteoglycan, aggrecan. Human-specific repeats, and additional 67: 23-35.
alternatively spliced forms. J Biol Chem 1991; 266: 894-902. 43. Canoll PD, Petanceska S, Schlessinger J, Musacchio JM. Three forms
19. Walcz E, Deak F, Erhardt P, Coulter SN, Fulop C, Horvath P, et al. of RPTP-beta are differentially expressed during gliogenesis in the
Complete coding sequence, deduced primary structure, chromosomal developing rat brain and during glial cell differentiation in culture. J
localization, and structural analysis of murine aggrecan. Genomics Neurosci Res 1996; 44: 199-215.
1994; 22: 364-71. 44. Oohira A, Matsui F, Tokita Y, Yamauchi S, Aono S. Molecular interac-
20. Margolis RU, Margolis RK. Aggrecan-versican-neurocan family pro- tions of neural chondroitin sulfate proteoglycans in the brain develop-
teoglycans. Methods Enzymol 1994; 245: 105-26. ment. Arch Biochem Biophys 2000; 374: 24-34.
21. Yamada H, Fredette B, Shitara K, Hagihara K, Miura R, Ranscht B, et 45. Allendoerfer KL, Durairaj A, Matthews GA, Patterson PH. Morpho-
al. The brain chondroitin sulfate proteoglycan brevican associates with logical domains of Lewis-X/FORSE-1 immunolabeling in the embry-
astrocytes ensheathing cerebellar glomeruli and inhibits neurite out- onic neural tube are due to developmental regulation of cell surface
growth from granule neurons. J Neurosci 1997; 17: 7784-95. carbohydrate expression. Dev Biol 1999; 211: 208-19.
22. Retzler C, Gohring W, Rauch U. Analysis of neurocan structures inter- 46. Zhang Y, Sinay P. Synthesis and characterization of a sulfated pentasac-
acting with the neural cell adhesion molecule N-CAM. J Biol Chem charide containing the Lewis-X motif. Carbohydr Res 2003; 338: 1793-5.
1996; 271: 27304-10. 47. Garwood J, Heck N, Reichardt F, Faissner A. Phosphacan short isoform, a
23. Rauch U, Feng K, Zhou XH. Neurocan: a brain chondroitin sulfate novel non-proteoglycan variant of phosphacan/receptor protein tyrosine
proteoglycan. Cell Mol Life Sci 2001; 58: 1842-56. phosphatase-beta, interacts with neuronal receptors and promotes neurite out-
24. Yamaguchi Y. Lecticans: organizers of the brain extracellular matrix. growth. J Biol Chem 2003; 278: 24164-73.
Cell Mol Life Sci 2000; 57: 276-89. 48. Miyata S, Shinga I, Taguchi K, Nakashima T, Kiyohara T, Oohira A.
25. Bourdon MA, Krusius T, Campbell S, Schwartz NB, Ruoslahti E. Iden- Chondroitin sulfate proteoglycan phosphacan/RPTPbeta in the hypo-
tification and synthesis of a recognition signal for the attachment of gly- thalamic magnocellular nuclei. Brain Res 2002; 949: 112-21.
cosaminoglycans to proteins. Proc Natl Acad Sci USA 1987; 84: 3194-8. 49. Nishiyama A. NG2 cells in the brain: a novel glial cell population.
26. Krueger RC Jr, Fields TA, Hildreth J IV, Schwartz NB. Chick cartilage Hum Cell 2001; 14: 77-82.
850 REV NEUROL 2004; 38 (9): 843-851

9. PROTEOGLICANOS
50. Nishiyama A, Chang A, Trapp BD. NG2+ glial cells: a novel glial cell po- M. Neurite outgrowth inhibitor of gliotic brain tissue. Mode of action
pulation in the adult brain. J Neuropathol Exp Neurol 1999; 58: 1113-24. and cellular localization, studies with specific monoclonal antibodies.
51. Schwartz S, Rieder H, Schlager B, Burmeister T, Fischer L, Thiel E. Eur J Neurosci 1997; 9: 977-89.
Expression of the human homologue of rat NG2 in adult acute lym- 65. Davies SJ, Fitch MT, Memberg SP, Raisman G, Silver J. Regeneration
phoblastic leukemia: close association with MLL rearrangement and a of adult axons in white matter tracts of the central nervous system.
CD10(-)/CD24(-)/CD65s(+)/CD15(+) B-cell phenotype. Leukemia Nature 1997; 390: 680-3.
2003; 17: 1589-95. 66. Davies SJ, Goucher DR, Doller C, Silver J. Robust regeneration of
52. Salinero O, Moreno-Flores MT, Wandosell F. Increasing neurite out- adult sensory axons in degenerating white matter of the adult rat spinal
growth capacity of beta-amyloid precursor protein proteoglycan in cord. J Neurosci 1999; 19: 5810-22.
Alzheimer’s disease. J Neurosci Res 2000; 60: 87-97. 67. Chen ZJ, Ughrin Y, Levine JM. Inhibition of axon growth by oligoden-
53. Beyreuther K, Multhaup G, Monning U, Sandbrink R, Beher D, Hesse drocyte precursor cells. Mol Cell Neurosci 2002; 20: 125-39.
L, et al. Regulation of APP expression, biogenesis and metabolism by 68. Oleszewski M, Gutwein P, Von der Lieth W, Rauch U, Altevogt P.
extracellular matrix and cytokines. Ann NY Acad Sci 1996; 777: 74-6. Characterization of the L1-neurocan-binding site. Implications for L1-
54. Sandbrink R, Monning U, Masters CL, Beyreuther K. Expression of L1 homophilic binding. J Biol Chem 2000; 275: 34478-85.
the APP gene family in brain cells, brain development and aging. 69. Katoh-Semba R, Matsuda M, Kato K, Oohira A. Chondroitin sulphate
Gerontology 1997; 43: 119-31. proteoglycans in the rat brain: candidates for axon barriers of sensory
55. Morgenstern R, Asher RA, Fawcett JW. Chondroitin sulphate proteo- neurons and the possible modification by laminin of their actions. Eur
glycans in the CNS injury response. Prog Brain Res 2002; 137: 313-32. J Neurosci 1995; 7: 613-21.
56. Oakley RA, Tosney KW. Peanut agglutinin and chondroitin-6-sulfate 70. Katoh-Semba R, Matsuda M, Watanabe E, Maeda N, Oohira A. Two
are molecular markers for tissues that act as barrier to axon advance in types of brain chondroitin sulfate proteoglycan: their distribution and
the avian embryo. Dev Biol 1991; 147: 187-206. possible functions in the rat embryo. Neurosci Res 1998; 31: 273-82.
57. Pindzola RR, Doller C, Silver J. Putative inhibitory extracellular matrix 71. Asher RA, Morgenstern DA, Fidler PS, Adcock KH, Oohira A, Brais-
molecules at the dorsal root entry zone of the spinal cord during develop- tead JE, et al. Neurocan is upregulated in injured brain and in cytokine-
ment and after root and sciatic nerve lesions. Dev Biol. 1993; 156: 34-8. treated astrocytes. J Neurosci 2000; 20: 2427-38.
58. Hoffman-Kim D, Lander AD, Jhaveri S. Patterns of chondroitin sulfate 72. McKeon RJ, Jurynec MJ, Buck CR. The chondroitin sulfate proteogly-
immunoreactivity in the developing tectum reflect regional differences cans neurocan and phosphacan are expressed by reactive astrocytes in
in glycosaminoglycans biosynthesis. J Neurosci 1998; 18: 5881-90. the chronic CNS glial scar. J Neurosci 1999; 19: 10778-88.
59. Brittis PA, Canning DR, Silver J. Chondroitin sulfate as a regulator of 73. Haas CA, Rauch U, Thon N, Merten T, Deller T. Entorhinal cortex
neuronal patterning in the retina. Science 1992; 255: 733-6. lesion in adult rats induces the expression of the neuronal chondroitin
60. Lips K, Stichel CC, Muller HW. Restricted appearance of tenascin and sulfate proteoglycan neurocan in reactive astrocytes. J Neurosci 1999;
chondroitin sulphate proteoglycans after transection and sprouting of 19: 9953-63.
adult rat postcommissural fornix. J Neurocytol 1995; 24: 449-64. 74. Rabchevsky AG, Degos JD, Dreyfus PA. Peripheral injections of Fre-
61. Gates MA, Fillmore H, Steindler DA. Chondroitin sulfate proteoglican und’s adjuvant in mice provoke leakage of serum proteins through the
and tenascin in the wounded adult mouse neostriatum in vitro: do- blood-brain barrier without inducing reactive gliosis. Brain Res 1999;
pamine neuron attachment and process outgrowth. J Neurosci 1996; 832: 84-96.
16: 8005-18. 75. Rabchevsky AG, Weinitz JM, Coulpier M, Fages C, Tinel M, Junier
62. Fitch MT, Silver J. Activated macrophages and the blood-brain barrier: MP. A role for transforming growth factor alpha as an inducer of
inflammation after CNS injury leads to increases in putative inhibitory astrogliosis. J Neurosci 1998; 18: 10541-52.
molecules. Exp Neurol 1997; 148: 587-03. 76. Kresse H, Schonherr E. Proteoglycans of the extracellular matrix and
63. Bovolenta P, Wandosell F, Nieto-Sampedro M. Characterization of a growth control. Cell Physiol 2001; 189: 266-74.
neurite outgrowth inhibitor expressed after CNS injury. Eur J Neurosci 78. Rhodes KE, Moon LD, Fawcett JW. Inhibiting cell proliferation during
1993; 5: 454-65. formation of the glial scar: effects on axon regeneration in the CNS.
64. Bovolenta P, Fernaud-Espinosa I, Méndez-Otero R, Nieto-Sampedro Neuroscience 2003; 120: 41-56.
LA MATRIZ EXTRACELULAR DEL SISTEMA NERVIOSO A MATRIZ EXTRA-CELULAR DO SISTEMA NERVOSO
CENTRAL: LOS PROTEOGLICANOS DEL TIPO CENTRAL: OS PROTEOGLICANOS DO TIPO
CONDROITINSULFATO Y LA REPARACIÓN NEURAL CONDROITINOSULFATO E A REPARAÇÃO NEURAL
Resumen. Objetivo. En este artículo realizamos un estudio de las Resumo. Objectivo. Neste artigo realizamos um estudo das carac-
características de la matriz extracelular (MEC) del sistema nervio- terísticas da matriz extra-celular (MEC) do sistema nervoso cen-
so central (SNC). Desarrollo. Los proteoglicanos (PG) son glico- tral (SNC). Desenvolvimento. Os proteoglicanos (PG) são glico-
proteínas, un tipo de molécula muy abundante en la MEC. Dentro proteínas, um tipo de molécula muito abundante na MEC. Dentro
de este grupo de PG destacan los hialectanos o lecticanos. Los hia- deste grupo de PG destacam-se os hialectanos ou lecticanos. Os
lectanos se caracterizan por poseer dos componentes: la proteína hialectanos caracterizam-se por possuirem dois componentes: a
eje y la fracción glucídica, que está formada por los glucosamino- proteína eixo e a fracção glucídica, que é formada pelos glucosa-
glicanos (GAG). Los GAG están formados por la polimerización de minoglicanos (GAG). Os GAG são formados pela polimerização
dímeros de azúcares sencillos. Los GAG de los hialectanos son del de dímeros de açúcares simples. Os GAG dos hialectanos são do
tipo condroitinsulfato (CS). Por esta razón, estos PG se denominan tipo condroitinosulfato (CS). Por esta razão, estes PG são denomi-
PG del tipo CS (PG-CS). Los PG-CS se unen al ácido hialurónico nados PG do tipo CS (PG-CS). Os PG-CS unem-se ao ácido hialu-
y a otras moléculas de la MEC para formar una red tridimensional rónico e a outras moléculas da MEC para formarem uma rede tri-
de naturaleza proteica, que cumple funciones muy importantes en dimensional de natureza proteica, que cumpre funções muito
la homeostasis del tejido nervioso. Conclusiones. Diversas hipóte- importantes na homeostase do tecido nervoso. Conclusões. Consi-
sis se han planteado para tratar de explicar la falta de regenera- deraram-se diversas hipóteses para tentar explicar a falta de rege-
ción del SNC tras la lesión neural o en ciertas patologías. Se ha neração do SNC após a lesão neural ou em certas patologias. Foi
propuesto que los PG-CS, cuya expresión se incrementa tras las proposto que os PG-CS, cuja expressão se incrementa após as
lesiones del SNC, pudieran desempeñar algún papel en este proce- lesões do SNC, pudessem desempenhar algum papel neste proces-
so de inhibición de la capacidad regenerativa neural. En este senti- so de inibição da capacidade regenerativa neural. Neste sentido,
do, realizamos finalmente un análisis de las aproximaciones tera- realizámos finalmente uma análise das aproximações terapêuti-
péuticas, experimentales, que se realizan para tratar de inducir la cas, experimentais, que se realizam para tratar de induzir a rege-
regeneración del SNC tras la actuación sobre los PG-CS de la MEC. neração do SNC após a actuação sobre os PG-CS da MEC. [REV
[REV NEUROL 2004; 38: 843-51] NEUROL 2004; 38: 843-51]
Palabras clave. Condroitinasa. Condroitinsulfato. Matriz extracelu- Palavras chave. Condroitinase. Condroitinosulfato. Matriz extra-ce-
lar. Proteoglicanos. Regeneración. Sistema nervioso central. lular. Proteoglicanos. Regeneração. Sistema nervoso central.
REV NEUROL 2004; 38 (9): 843-851 851