Caracterización de factores implicados en el desarrollo estriatal
- Autores: Ines Guardia Pena
- Directores de la Tesis: Josep Maria Canals Coll (dir. tes.), Raquel Martín Ibáñez (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jordi Alberch Vié (presid.), Daniel del Toro Ruiz (secret.), José Luis Eduardo Ferrán (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biomedicina por la Universidad de Barcelona
- Materias:
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- Resumen
El desarrollo del núcleo estriado refleja su compleja función y requiere de un intrincado control genético en momentos específicos. Su población neuronal se define por dos tipos de células: las neuronas estriatales de proyección (MSNs, del inglés Medium Spiny Neurons) y las interneuronas. Las más abundantes son las MSNs, representando el 90-95% de las neuronas estriatales. Estas pueden clasificarse en estriatopalidales y estriatonigrales dependiendo de si proyectan al globus pallidus externo (eGP) o a la substantia nigra (SN) y el globus pallidus interno (iGp), respectivamente. Además, dentro del estriado de mamífero estas neuronas se encuentran distribuidas en dos compartimentos diferentes organizados en forma de mosaico: los estriosomas y la matriz. Durante el desarrollo del telencéfalo, la generación de las MSNs tiene lugar en la Eminencia ganglionar lateral (LGE, del ingés Lateral ganglionic eminence), en la que se distinguen tres zonas: la zona ventricular (VZ, del inglés Ventricular zone), ocupada por progenitores y más próxima al ventrículo; la zona subventricular (SVZ, del inglés Subventricular zone), donde hay progenitores que se encuentran dividiéndose de forma activa; y la zona del manto (MZ, del inglés Mantle zone), donde los progenitores migran y se diferencian en células postmitóticas.
A partir de la disección y disgregación, tanto de la LGE como de otras regiones cerebrales, durante estadios embrionarios se puede mantener in vitro a los precursores procedentes de la VZ/SVZ. Es lo que conocemos como células madre neurales (NSC, del inglés Neural stem cells). En concreto, son de especial interés las NSCs derivadas de cerebros fetales humanos (hfNSCs, del inglés human fetal neural stem cells) por su potencial como modelo para el estudio del desarrollo del cerebro humano. Por este motivo, en el primer capítulo de esta tesis nos hemos centrado en la caracterización profunda de hfNSCs derivadas de distintas regiones cerebrales: cerebro anterior, eminencia ganglionar, corteza y cerebelo a diferentes estadios del desarrollo embrionario: 4-5, 6-7 y 8-9 semanas post-concepción. Nuestros resultados muestran que la proporción de precursores neurales y células post-mitóticas a lo largo del desarrollo determinan la sensibilidad del tejido cerebral primario a la disociación. Sin embargo, la capacidad de expansión de los cultivos es independiente del estadio de desarrollo de las hfNSC. Por el contrario, la región de origen de las hfNSC presenta un efecto directo en la expansión de los cultivos, el mantenimiento de la identidad regional y la eficacia para generar fenotipos neuronales maduros específicos.
La segunda aproximación adoptada en esta tesis para el estudio del desarrollo del núcleo estriado es la caracterización de dos factores de transcripción: Zfp521 y Ebf1. Estos dos se expresan en el primordio estriatal y en esta tesis hemos llevado a cabo una caracterización más extensa de su expresión y posible función.
Nuestro trabajo demuestra que Zfp521 presenta un pico de expresión en la MZ del estriado de ratón entre E18.5-P0 y continúa expresándose en estadios postnatales y en el adulto sugiriendo interesantes funciones en los procesos de maduración neuronal. Zfp521 también presenta expresión en otras estructuras cerebrales como la corteza donde su patrón de expresión es distinto del estriatal sugiriendo, por tanto, distintas funciones dependiendo de la estructura donde se exprese. En el estriado, Zfp521 se expresa en neuronas post-mitóticas y, en concreto, en las de la vía estriatonigral pertenecientes a la matriz, sin embargo, in vitro también demostramos su expresión en interneuronas estriatales. Además, hemos encontrado que el análogo humano de Zfp521: ZNF521, al igual que en el ratón, se expresa en el estriado humano durante el desarrollo embrionario y, principalmente, en células post-mitóticas, mayoritariamente MSNs indicando que las funciones de esta proteína en el ratón y el humano están razonablemente preservadas.
Por otro lado, demostramos que Ebf1 se expresa fuertemente en la MZ estriatal murina desde estadios embrionarios muy tempranos (E11.5) presentando un pico de expresión entre E18.5 y P3. Sin embargo, a partir de P16 su expresión decae dejando de expresarse en el adulto. Demostramos, tanto in vivo como in vitro, que Ebf1 se expresa principalmente en células post-mitóticas, fundamentalmente neuronas y, en concreto, MSNs de la via estriatonigral pertenecientes a la matriz. Además, Ebf1 también se expresa en interneuronas estriatales. La caracterización del KO de Ebf1 muestra que en ausencia de este factor existe una reducción de la MZ estriatal que se explica por una reducción del número total de MSNs Ctip2+ a E18.5. Nuestros experimentos in vitro demuestran que Ebf1 no está implicado en procesos de diferenciación ni de especificación neuronal. Por lo que la afección de la neurogénesis que demostramos a E18.5 en ausencia de Ebf1 se explicaría por la muerte celular. En concreto, postulamos que en el KO de Ebf1 se produce la muerte de las neuronas estriatonigrales debido a que presentan una migración axonal aberrante y son incapaces de alcanzar su diana aunque estudios específicos son necesarios para acabar de determinar los mecanismos. Así pues, abrimos toda una línea de estudio donde profundizar sobre la funcionalidad de Ebf1 en la maduración de las neuronas estriatonigrales del núcleo estriado.
