Desarrollo de los corpúsculos sensitivos cutáneos humanos. Desarrollo asíncrono de los corpúsculos de Meissner y Pacini

Abstract

INTRODUCCION Y OBJETIVOS: Los corpúsculos de Meissner y Pacini representan dos tipos de formaciones nerviosas sensitivas que funcionan como mecanorreceptores de bajo umbral y adaptación rápida, y que presentan diferente organización estructural. En ambos casos están formados por un axón sensitivo y células Schwann‐like periaxónicas (células laminares y del núcleo interno) y, en el caso de los corpúsculos de Pacini, una cápsula multilaminar bien desarrollada. El presente trabajo se diseñó para estudiar el desarrollo de los corpúsculos de Pacini y Meissner en la piel glabra digital humana, abordando los siguientes aspectos: a) cronología del desarrollo de ambos tipos de corpúsculos durante los periodos embrionario y postnatal; b) establecer las bases de maduración de los mismos mediante la valoración de los cambios en las proteínas de los filamentos intermedios del citoesqueleto y la aparición de la membrana basal; y c); establecer el grado de dependencia de los corpúsculos de Meissner y Pacini de las neurotrofinas (sistema BDNF/TrkB y p75NTR) para su desarrollo. MATERIAL Y TECNICAS: Piel digital humana desde las 11 semanas de gestación estimada (sge) hasta 48 años. Las muestras se han estudiado mediante inmunohistoquímica para detectar antígenos de los diferentes componentes corpusculares, molécula de adhesión, matriz extracelular, neurotrofinas y receptores de neurotrofinas. RESULTADOS: Los primeros esbozos de corpúsculos de Pacini aparecen a las 13 sge, todos sus componentes se diferencian en la 17 sge semana, y a partir de las 24 sge se organiza, para alcanzar el aspecto adulto definitivo a los 4 meses de vida. Los axones de los corpúsculos de Meissner alcanzan las papilas dérmicas a las 24 sge y las células Schwann‐like a las 36 sge, adquiriendo la morfología definitiva a los 8 meses de vida. La nestina y la vimentina se co‐expresan en el núcleo interno de los corpúsculos de Pacini y células laminares de los corpúsculos de Meissner en el proceso de maduración, y los corpúsculos maduros solo expresan vimentina. La membrana basal es identificable en los corpúsculos de Pacini desde el inicio de su desarrollo, mientras que en los corpúsculos de Meissner sólo se detecta cuando maduran las células lamelares. Por su lado, la molécula de adhesión NCAM se expresa de forma secuencial en axón y núcleo interno, y se mantiene en la zona de contacto entre ambos en la edad adulta. El patrón de expresión en los corpúsculos de Meissner en desarrollo fue prácticamente idéntico. Finalmente p75NTR y TrkB se detecta en los estadios iniciales de ambos tipos de corpúsculos y persisten en el núcleo interno y células lamelares de algunos corpúsculos adultos. DISCUSION Y CONCLUSIONES: Los corpúsculos de Meissner y Pacini de la piel glabra humana no se desarrollan de forma paralela siendo los que primero empiezan y completan el desarrollo los de Pacini. No obstante ambos adquieren el aspecto definitivo en la vida postnatal. El filamento intermedio de las células Schwann‐like es la vimentina y no se ha observado en ningún caso transición nestina – GFAP –vimentina; sólo cuando las células Schwann‐like maduran comienzan a producir membrana basal. Finalmente, las neurotrofinas parecen ser esenciales para iniciar la formación de ambos tipos de corpúsculos sensitivos pero no para su maduración y mantenimiento; no obstante la expresión de TrkB se mantiene en algunos en la vida adulta. En conclusión: los corpúsculos sensitivos de Meissner y Pacini de la piel glabra humana tienen un desarrollo asíncrono, completan la maduración en el periodo postnatal, y las secuencias de los mecanismos moleculares que participan en el desarrollo son semejantes en ambos casos.

INTRODUCTION AND OBJETIVES: Pacinian and Meissner corpuscles represent two kinds of rapidlyadaptating low‐threshold mechanoreceptors with different structural organization. Both are composed by a sensory axon and Schwann‐like periaxonic cells (inner core and lamellar cells respectively); in case of Pacinian corpuscles there is also a well‐defined multilamellar capsule. The present work was designed in order to study the development of Pacinian and Meissner corpuscles in human glabrous digital skin, paying special attention to the following aspects: a) chronology of the development of both types of corpuscles in the embryonic and postnatal periods; b) evaluate the functional maturation assessing the changes in the cytoskeletal intermediate filaments and basement membrane; c) stablish the relationship between developing Pacinian and Meissner corpuscles and neurotrophins (BDNF/TrkB pathway and p75NTR). MATERIALS AND TECHNIQUES: Samples of human digital skin from 11 weeks´ estimated gestational age (wega) until 48 years of life were collected. Immunohistochemistry was performed studying antigens of the different corpuscular components, extracellular matrix, adhesion molecules, neurotrophins and neurotrophin receptors. RESULTS: The first images suggesting presence of Pacinian corpuscles are observed at 13 wega, with presence of all their components at 17 wega. At 24 wega it is completely organized, achieving an adult morphology at 4 months of life. Axons innervating the Meissner corpuscles reach dermal papillae at 24 wega; immature Schwann cells are present at 36 wega. Adult morphology is acquired at 8 months of life. Nestin and vimentin are coexpressed in the Pacinian corpuscles inner core and Meissner corpuscles lamellar cells along maturation. Vimentin is the intermediate filament of adult corpuscles. Basement membrane is present in Pacinian corpuscles in the beginning of their development, while in the Meissner ones is present only when lamellar cells start to evolve. Adhesion molecule NCAM is sequentially present in the axon and the inner core, whereas the adult pattern of expression, limited to the interphase between both structures, is not present until complete development at 4 months of life; Meissner corpuscles ensues a similar pattern. Finally, p75NTR and TrkB are detected in both types of corpuscles in the initial stages of differentiation, and it´s expression is retained in the inner core and lamellar cells of some adult corpuscles. DISCUSSION AND CONCLUSIONS: Pacinian and Meissner corpuscles of glabrous human skin do not develop in parallel. The Pacinian ones are the first in start and finish their development; both types of corpuscles complete their maturation postnatally. Schwann‐like cells´ intermediate filament is vimentin, and no nestin‐GFAP‐vimentin transition was observed. Basement membrane is produced only when the Schwann cells iniciate their maturation. Neurotrophins seem to be essential to start the differentiation of both types of sensory corpuscles, but not for their maturation and sustaining. Anyway TrkB expression is maintained in some adult corpuscles, as well as nestin. The conclusion is that Pacinian and Meissner corpuscles of human glabrous skin have an asynchronous development and complete their maturation postnatally, having similar molecular mechanisms sequences in both cases.