miércoles, 14 de noviembre de 2012

Los cilios guían la migración neuronal en el cerebro en desarrollo


Un nuevo estudio demuestra el papel dinámico que juegan los cilios a la hora de guiar la migración de las neuronas en el cerebro embrionario. Los cilios son estructuras parecidas a pelos finos presentes en la superficie de las células, pero en este caso actúan más como una antena de radio.
En los embriones de ratón en desarrollo, los investigadores son capaces de observar los cilios extendiéndose y retrayéndose conforme las neuronas migran. Parece ser que los cilios reciben las señales necesarias para que las neuronas encuentren su lugar.
Mutaciones genéticas que causan el trastorno del desarrollo neuronal, denominado síndrome de Joubert, interfieren con estas funciones migratorias de las células, según mostraron los investigadores. Los hallazgos sugieren que los problemas en la migración neuronal podrían explicar algunos aspectos presentes en la sintomatología de las personas aquejadas del síndrome de Joubert.
Los resultados obtenidos han sido publicados en la revista Developmental Cell.
“La cosa más sorprendente fue descubrir cuán dinámicos son los cilios”, dijo Tamara Caspary, profesora de genética humana en la Emory University School of Medicine. “Así como las interneuronas migran en la corteza cerebral en desarrollo, éstas lo hacen en pasos. Cuando se pararon, pudimos ver los cilios extendiéndose, como si las interneuronas estuviesen intentando averiguar a dónde se tenían que dirigir a continuación”.
El artículo es el resultado de una colaboración entre el laboratorio de Caspary y el de Eva Anton, profesora de fisiología celular y molecular en la University of North Carolina School of Medicine.
Los lectores pueden estar familiarizados con los cilios motiles, los cuales se pueden encontrar en los paramecios, en nuestra tráquea y en los órganos reproductivos. Por el contrario, los cilios primarios, que no son motiles, pueden encontrarse en todos los tipos celulares del cuerpo humano, cada célula tiene al menos uno de éstos. Las ciliopatías son una clase de trastornos genéticos que implican defectos en los cilios, e incluyen enfermedades renales ó oculares, así como el síndrome Joubert.
El síndrome de Joubert afecta al desarrollo del cerebelo y del tronco encefálico, conduciendo a una falta de control muscular, problemas respiratorios, y a veces discapacidad intelectual.
El laboratorio de Caspary está estudiando el gen Arl13b, el cual se encuentra mutado en los pacientes con el síndrome de Joubert. Las mutaciones en este gen conducen a que los cilios sean más cortos y achaparrados.
“Esta es una herramienta muy útil para estudiar el papel de los cilios en el desarrollo, porque no es necesario ser un martillo en toda la estructura”, dijo Caspary.
El mecanismo exacto por lo que el gen Arl13b contribuye a la función ciliar es desconocido, parece que está implicado en el transporte proteico necesario para la construcción de los cilios, porque cuando este gen está hiperactivado, los cilios son más largos.
Los laboratorios da Caspary y Anton observaron la migración neuronal en embriones de ratón en donde se había eliminado el gen Arl13b, pero sólo lo hicieron con algunos tipos de neuronas. Las interneuronas son las encargadas de formar las conexiones entre otras neuronas y no están conectadas a los músculos ni a los órganos sensoriales. Observaron que cuando Arl13b estaba eliminado en las interneuronas, estas células no migraban correctamente a través de la corteza cerebral en desarrollo.
El equipo investigó los cilios usando un ratón que producía una proteína fluorescente roja en los cilios. Se observaron al microscopio confocal láminas del cerebro embriónico bajo unas condiciones en las que las células se mantenían vivas y éstas continuaban moviénduse durante varias horas.
Los científicos pudieron observar las interneuronas migrando en rachas, con los cilios intentándose extenderse y moverse, de una manera similar a los “brazos de los jugadores de baloncesto”, cuando las células pausaban su migración. En el ratón que tenía eliminado el gen Arl13b, los cilios no se extendían mucho y a menudo se podían ver sólo como puntos rojos. Reintroduciendo el gen Arl13b podría rescatarse estos defectos, mientras que en la forma en la que Arl13b se encuentra en el síndrome de Joubert, los pacientes no pueden.
Cómo los defectos en los cilios contribuyen al síndrome de Joubert es complejo; los cilios son necesarios para la señalización de Hedgehog, la maquinaria que controla el patrón embrionario. Caspary dice que el problema de la migración neuronal puede explicar la incapacidad intelectual, mientras que los defectos en la señalización Hedgehog pueden explicar el  daño en el desarrollo del cerebelo y del tronco encefálico.

Fuente: Emory University (2012, November 12). Cilia guide neuronal migration in developing brain. ScienceDaily.

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