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Nuevos mecanismos regulan el número de células cerebrales en el desarrollo embrionario

Nuevos mecanismos regulan el número de células cerebrales en el desarrollo embrionario

viernes 30 de enero de 2009, 00:00h
Investigadores del Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols” (CSIC-UAM) han encontrado que una proteína presente en el núcleo celular de las células progenitoras del sistema nervioso central embrionario forma parte de los mecanismos genéticos por los que estas células se transforman en las neuronas o en los astrocitos que constituyen los dos tipos celulares que componen mayoritariamente el cerebro adulto.
Un grupo de investigadores del Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universidad Autónoma de Madrid) ha descubierto la participación de una proteína denominada DREAM en la activación de genes que son necesarios para que las células progenitoras del cerebro embrionario se diferencien en astrocitos.

El trabajo, publicado en el último número del mes de junio de la prestigiosa revista Journal of Neuroscience [The Journal of Neuroscience, 28(26):6703– 6713 (2008)], ha sido dirigido por el Dr. Mario Vallejo, y constituye parte de las tesis doctorales de Beatriz Cebolla y Antonio Fernández-Pérez, coautores del artículo.

Estudios realizados con anterioridad en el laboratorio del Dr. Vallejo pusieron de manifiesto que las células progenitoras de la corteza cerebral embrionaria son capaces de responder a determinadas señales extracelulares incrementando los niveles de un segundo mensajero intracelular denominado AMP cíclico. Este segundo mensajero es capaz de activar mecanismos que alteran el programa genético de las células progenitoras y las inducen a diferenciarse en astrocitos.

En colaboración con los Dres. Alfonso Araque y Gertrudis Perea, del Instituto Cajal de Madrid (Consejo Superior de Investigaciones Científicas), también coautores del estudio, los investigadores comprobaron que el AMP cíclico producido activa la entrada de calcio desde el medio extracelular al interior de la célula, y que el calcio es realmente el responsable de los efectos genéticos del AMP cíclico.

Entre otros, este hallazgo sugirió que un posible mecanismo por el que el calcio podría mediar los efectos del AMP cíclico sobre la expresión de genes importantes para la diferenciación de astrocitos podría ser la activación de la proteína DREAM, ya que se conocía que DREAM es un factor de transcripción, es decir, una proteína capaz de regular directamente la expresión de determinados genes, y que su actividad está a su vez regulada por calcio.

Efectivamente, los investigadotes descubrieron que DREAM regula la activación de genes esenciales para la diferenciación de astrocitos. Cuando no hay DREAM las células progenitoras neurales no pueden diferenciarse en astrocitos tras ponerlas en contacto con señales que funcionan a través de la producción de AMP cíclico. Sin embargo, estas células no pierden la capacidad de diferenciación, ya que pueden transformarse en astrocitos en respuesta a señales diferentes que no requieren la producción de este segundo mensajero.

El grupo dirigido por el Dr. Vallejo comprobó que durante el periodo postnatal, que es el periodo en el que se generan la mayor parte de los astrocitos, el cerebro de ratones que carecen de DREAM contiene un número anormalmente reducido de estas células. Sorprendentemente, los investigadores comprobaron que durante el mismo periodo, el cerebro de los ratones que carecen de DREAM contiene un número de neuronas anormalmente elevado.

Habida cuenta que durante el desarrollo del cerebro los progenitores neurales generan antes las neuronas y después los astrocitos, estos resultados indican que DREAM forma parte de los mecanismos que reprimen la producción de neuronas al tiempo que activan la de astrocitos. Finalmente, en los ratones que carecen de DREAM terminan poniéndose en marcha mecanismos de compensación que hacen que los animales adultos generen a la larga un número de astrocitos anormalmente elevado, incidiendo de nuevo en la conocida idea según la cual la relación entre el número de neuronas y el de astrocitos tiene una gran importancia funcional. Así, la carencia de DREAM genera cerebros que contienen un mayor número de células.

En resumen, los autores del trabajo han puesto de manifiesto el importante papel del sistema AMP cíclico-calcio-DREAM en los mecanismos encargados de generar astrocitos y de controlar el número de neuronas y astrocitos producidos por los progenitores neurales durante el desarrollo cerebral.

Pie de figura:
Imagen realizada mediante microscopía de fluorescencia en la que pueden apreciarse en color azul los núcleos de las células de una determinada región del cerebro de un ratón normal (izquierda) o de uno que carece de la proteína DREAM (derecha). En estas imágenes, los astrocitos pueden distinguirse por la emisión de fluorescencia de color rojo y por sus prolongaciones y su forma estrellada. Nótese que el número de astrocitos en el cerebro del ratón que carece de DREAM es mayor.
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