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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