Revoluci贸n cortical (2). De ratones y hombres.

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Neurociencia B谩sica & Evolutiva

 

La expansi贸n de la corteza cerebral es un sello distintivo importante de la evoluci贸n de los mam铆feros, particularmente en los linajes de los primates, donde alcanza su mayor complejidad en los humanos.聽A pesar de la gran variaci贸n en el tama帽o, existen muchas similitudes en la estructura y funci贸n de la corteza cerebral en todas las especies de mam铆feros.聽Estas similitudes nos han animado a usar cortezas relativamente simples, como las de los roedores, como modelos para investigar procesos y mecanismos biol贸gicos con probable relevancia para los humanos.聽La fuerza de los modelos de roedores, en particular los ratones, deriva en gran parte de los enfoques gen茅ticos y transg茅nicos que pueden usarse para estudiar los mecanismos moleculares.聽Gran parte de la investigaci贸n descrita proviene de estos estudios y la visi贸n del desarrollo cortical, y el papel de Pax6 en ese proceso est谩 fuertemente sesgada hacia la corticog茅nesis del rat贸n.

El Pax6 sirve como regulador en la coordinaci贸n y la formaci贸n de patrones necesarios para que la diferenciaci贸n y la proliferaci贸n se lleven a cabo con 茅xito, asegurando que los procesos de聽neurog茅nesis聽y oculog茅nesis se lleven a cabo con 茅xito.聽Como factor de transcripci贸n, Pax6 act煤a a nivel molecular en la se帽alizaci贸n y formaci贸n de varios sistemas,聽as铆 como llave maestra, para el desarrollo de los ojos y otros 贸rganos sensoriales, ciertos tejidos neurales y epid茅rmicos, as铆 como otras聽estructuras聽hom贸logas, generalmente derivadas de聽tejidos聽ectod茅rmicos. A su vez, la funci贸n de la prote铆na Pax6 est谩 altamente conservada en las聽especies聽con simetr铆a bilateral, es decir, sim茅tricas.

Pertenece, por tanto, a una familia de genes que juegan un papel cr铆tico en la formaci贸n de tejidos y 贸rganos durante el desarrollo embrionario. Es decir, los miembros de esta familia tambi茅n son importantes para mantener la funci贸n normal de ciertas c茅lulas despu茅s del nacimiento.聽Para llevar a cabo estas funciones, proporcionan instrucciones para hacer prote铆nas que se unen a 谩reas espec铆ficas de ADN y ayudan a controlar la actividad (expresi贸n) de genes particulares que han dado lugar, entre otras cosas, a la expansi贸n de la corteza cerebral en los mam铆feros.

Dicha expansi贸n, principalmente en primates, se ha relacionado con la ampliaci贸n de la zona subventricular y el aumento de la capacidad proliferativa de un tipo de c茅lulas madre llamadas progenitoras o progenitores basales.聽Se sabe que el factor de transcripci贸n del gen聽Pax6聽est谩 altamente expresado en las c茅lulas madres progenitoras basales de los primates pero no, por ejemplo, en otros mam铆feros como los ratones. En esta entrada, continuaci贸n de la聽anterior, os explicar茅 c贸mo el mantener la expresi贸n de聽Pax6聽de forma selectiva en la gl铆a radial apical del gen聽BP聽en el neocortex de rat贸n embrionario es suficiente para inducir el comportamiento de este tipo de c茅lulas necesarias en la expansi贸n cortical, as铆 como apareciera en los primates, probablemente, hace unos 40 millones de a帽os.

Creemos que esta expansi贸n en ciertos mam铆feros es, principalmente, la consecuencia de la creciente capacidad proliferativa de las c茅lulas madre y progenitoras corticales durante el neurodesarrollo de la mayor铆a de las especies.聽Estudios recientes se han centrado progresivamente en las diferencias entre 茅stas con respecto al tipo, la abundancia y los modos de divisi贸n de las c茅lulas progenitoras, y del tallo cortical que, se cree, contribuyen tambi茅n a la variedad de formas y tama帽os del neocortex presente en los mam铆feros.聽Las progenitoras basales comprenden la gl铆a radial basal (tambi茅n llamada gl铆a radial externa) y los progenitores intermedios basales.聽Este tipo de c茅lula suele sufrir mitosis en la zona subventricular y pueden desarrollar, en principio, divisiones neurog茅nicas (es decir, productoras de neuronas) o proliferativas (esto es, autoamplificantes), aunque con profundas diferencias entre especies.

La gl铆a radial basal desempe帽贸 un papel importante durante la evoluci贸n en la expansi贸n del neoc贸rtex, la parte del cerebro asociada con funciones cognitivas superiores como el pensamiento consciente y el lenguaje.聽En el neoc贸rtex, la expresi贸n del factor de transcripci贸n聽Pax6聽en los progenitores basales es baja en roedores pero alta en primates, incluidos los humanos. En la zona subventricular de ratones y ratas, las progenitoras intermedias basales neurog茅nicas constituyen la gran mayor铆a de las progenitoras basales (> 80%), mientras que las proliferativas existen solo en peque帽as proporciones. Por聽el contrario, en los mam铆feros que exhiben una mayor abundancia de progenitoras basales y una zona subventricular agrandada, como se caracteriza en detalle en especies como los macacos y humanos聽las progenitoras intermedias son, en su mayor铆a, proliferativas y la gl铆a radial basal constituye al menos la mitad de las progenitoras basales, experimentando adem谩s divisiones proliferativas en vez de neurog茅nicas.

Esta expresi贸n, a nivel evolutivo, modific贸 la orientaci贸n del plano de escisi贸n de la gl铆a radial apical para promover la generaci贸n de las gl铆as basales, aument贸 la reentrada de c茅lulas progenitoras basales en dicho ciclo y, en 煤ltima instancia, aument贸 la producci贸n de neuronas de las capas superiores de la corteza.聽Esto tambi茅n se increment贸 en embriones de ratones transg茅nicos con expresi贸n sostenida del gen聽Pax6聽de linaje neurog茅nico.聽Sorprendentemente, el aumento de las apicales no solo se produjo en la zona subventricular, sino tambi茅n en la zona intermedia del neoc贸rtex de estos embriones, b谩sicamente lo que diferencia a los primates del resto de mam铆feros en cuanto neurog茅nesis cortical.聽En embriones de rat贸n que carecen de Pax6 funcional, se redujo la proporci贸n de gl铆as basales entre las c茅lulas madre basales y podr铆a ser un aspecto clave de la ampliaci贸n de la zona subventricular y, en consecuencia, la expansi贸n evolutiva de la corteza cerebral de los primates.

[1陋 parte][3陋 parte]

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Referencia:

Manuel, M. N., Mi, D., Mason, J. O., & Price, D. J. (2015).聽Regulation of cerebral cortical neurogenesis by the Pax6 transcription factor. Frontiers in Cellular Neuroscience, 9.

Wong et al (2015).聽Sustained Pax6 Expression Generates Primate-like Basal Radial Glia in Developing Mouse Neocortex. PLoS biology, 13 (8).

 

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