Nuevos mecanismos de señalización celular mediados por reelina en el cerebro embrionario y adulto

• Autores: Francisco Javier Pérez Martínez
• Directores de la Tesis: Manuel Cifuentes Rueda (dir. tes.), Juan Manuel Luque Gálvez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Málaga ( España ) en 2019
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Eduardo Soriano García (presid.), Carmen Pedraza Benítez (secret.), Luis Andres García Alonso (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biotecnología Avanzada por la Universidad de Málaga
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  • Tesis en acceso abierto en: TESEO
• Resumen

  • La señalización mediada por reelina es esencial para el correcto desarrollo del cerebro de los mamíferos. Se sabe bien, por ejemplo, que tanto reelina como su maquinaria de recepción son requeridas para la migración y el posicionamiento de las neuronas de proyección de la corteza cerebral. Reelina se acopla al receptor de apolipoproteina 2 (ApoER2) y al receptor de lipoproteína de muy baja densidad (VLDLR) e induce la fosforilación de Disabled 1 (Dab1). Sin embargo, cuándo y dónde ocurren estas reacciones durante el desarrollo embrionario ha permanecido esencialmente desconocido, así como la función o funciones básicas de reelina. Usando como sonda una proteína de fusión entre alcalina fosfatasa y la región de acoplamiento de reelina, en esta tesis doctoral se investiga cuantitativamente la localización de los receptores funcionales de reelina (FRR), es decir, aquéllos presentes en forma madura en la membrana plasmática. En la corteza cerebral silvestre los FRR se encuentran presentes en las zonas subventricular e intermedia, así como en fibras radiales que atraviesan la placa cortical (no así en los cuerpos celulares de la placa cortical, donde su expresión a media gestación es extremadamente débil o inexistente). Los FRR son mucho más abundantes en la placa cortical deficiente en reelina (mutante reeler), incluyendo los cuerpos celulares neuronales, indicando que reelina induce la regulación a la baja de los FRR y que ésta comienza antes de que las neuronas comiencen a migrar para abandonar la zona intermedia para posicionarse en la placa cortical. En el cerebelo silvestre los FRR se localizan fundamentalmente en la zona ventricular cerebelar mientras apenas se expresan en las células de Purkinje que migran fuera de ella. Estos resultados indican que reelina ejerce su acción crítica sobre las neuronas de proyección en estadios tempranos o premigratorios de las mismas, tanto en la corteza cerebral como en el cerebelo, lo que fuertemente sugiere la existencia de una acción simple y universal de reelina durante el desarrollo embrionario cerebral.

    Los vínculos moleculares que subyacen a las aparentemente distintas funciones celulares proliferativa y post-proliferativa que se han atribuido a reelina han permanecido desconocidos. En este trabajo se describe, durante la gestación media y tardía, la presencia de una expresión enriquecida de FRR (fundamentalmente de APoER2) en los procesos basales de la glía radial y en las denominadas células progenitoras intermedias de la corteza cerebral. Utilizando procedimientos de electroporación in utero, se demuestra cómo la sobreexpresión de ApoER2 inhibe la migración neuronal. Consistentemente, la reducción de los excesivos niveles de APoER2 en los mutantes reeler, sea mediante el bloqueo del ARN de APoER2 o mediante la expresión transgénica ectópica de reelina en células progenitoras, mejora tanto la migración como el posicionamiento neuronal. Estos resultados proveen fundamento para apoyar la existencia de una sofisticada orquestación de la salida de las neuronas neocorticales desde sus lugares de nacimiento, sugiriendo que un mecanismo de regulación a la baja de ApoER2 dependiente de reelina desacopla las neuronas recién nacidas de sus células progenitores, capacitando así a las neuronas para migrar.

    La segunda parte de esta tesis doctoral se centra en el estudio del papel que media reelina en la neurogénesis y migración celular en el cerebro adulto. Existen muchas cascadas bioquímicas de señalización intrínsecamente celulares conservadas entre la neurogénesis embrionaria y adulta. Es el caso de la señalización mediada por reelina, cuyo posible papel ha permanecido incierto. Utilizando procedimientos genéticos de ganancia y pérdida de función, así como ensayos experimentales in vivo y ex vivo, en esta parte de la tesis se investiga la señalización mediada por reelina en los nichos neurogénicos remanentes del cerebro adulto.

    Los resultados obtenidos demuestran que dicha señalización, resultando en fosforilación de Dab1, permanece activa en la zona ependimal-subependimal (EZ/SEZ) de los ventrículos laterales donde, junto a la vía migratoria rostral (RMS) asociada, se acumula la mayor concentración de APoER2 del cerebro adulto. Los mutantes deficientes en reelina, ApoER2 o Dab1 exhiben un severo engrosamiento ventricular y una RMS hipercelular. La ablación genética de Dab1 en las células progenitoras neurales del ratón silvestre engrosa los ventrículos y empeora sensiblemente la salida de los neuroblastos de la SEZ, mientras la expresión transgénica ectópica de reelina en las células progenitoras neurales del mutante reeler normaliza el lumen ventricular y la densidad de los cilios de la EZ, mejorando en cambio la migración de los neuroblastos. Consistentemente, la infusión intracerebroventricular de reelina altera la ruta migratoria de los neuroblastos. Estos resultados indican que la señalización mediada por reelina persiste sosteniendo el nicho germinal de los ventrículos laterales e influenciando la migración de los neuroblastos en el cerebro adulto. Así, la señalización mediada por reelina permanece activa y resulta necesaria y suficiente para modular el nicho neurogénico EZ/SEZ. Sugieren además que reelina actúa desde el fluido cerebroespinal sobre ApoER2 y Dab1 regulando la integridad y funcionalidad del epéndimo ventricular, las células progenitoras neurales adyacentes y, finalmente, la conducta migratoria de los neuroblastos a través de la RMS.

    Podríamos concluir, por tanto, que la señalización medida por reelina conforma una maquinaria maestra que, de forma universal y simple, regula los diversos aspectos de la neurogénesis, tanto durante el desarrollo cerebral embrionario como en los nichos neurogénicos remantes en el cerebro adulto.