Análisis de la neurogénesis cortical en el desarrollo cerebral de ratones carentes del receptor de ácido lisofosfatídico LPA1

El ácido lisofosfatídico (LPA) es un fosfolípido sencillo con propiedades de señalización extracelular mediadas por receptores de membrana específicos acoplados a proteínas G. Actualmente se conocen hasta 6 tipos de receptores diferentes para el LPA. El receptor LPA1 se expresa en la zona neurogénica del cerebro en desarrollo, en la zona ventricular (VZ), lo que sugiere su implicación en la neurogénesis. A pesar de los numerosos estudios farmacológicos que han aportado datos de los efectos del LPA en el sistema nervioso central (SNC) utilizando modelos in vitro, no es sino hasta que se dispuso de animales carentes del receptor, cuando se avanzó en el estudio de la función específica del receptor. Los primeros ratones obtenidos que permitían el estudio de pérdida de función del receptor LPA1 mostraron una alta mortalidad perinatal pero abrían una puerta excelente a nuevos estudios de caracterización del SNC en ausencia de vías específicas de señalización por LPA. En el presente trabajo se muestran resultados que demuestran una función destacada del receptor LPA1 en los precursores neuronales corticales durante el desarrollo cerebral, resultantes del análisis de la neurogénesis en una variante, que hemos venido a denominar Málaga, de un ratón nulo para-LPA1. Esta variante surge de forma espontánea durante la expansión de la colonia original y porta un fenotipo con defectos observables en el SNC, a la vez que muestra una viabilidad perinatal casi completa, lo que ha permitido su caracterización. Nuestros resultados muestran alteraciones significativas en la neurogénesis cortical embrionaria, en el patrón proliferativo de la zona ventricular, afectando al tipo de división y la posterior diferenciación, con expresión de marcadores neuronales de forma prematura en la capa cortical y alteración de la expresión de factores de transcripción. Estos defectos de la neurogénesis en ausencia de la vía de señalización por LPA1 se asocian con defectos en el patrón migratorio neuronal, indicativos de alteraciones de tipo estructural y funcional, y que generan, en última instancia, una reducción del grosor de la pared cortical y del número de neuronas en diferentes capas corticales, especialmente las profundas donde se detecta, además, un nivel inusualmente mayor de apoptosis. Los resultados que mostramos en esta memoria reflejan, con ello, la necesidad del receptor LPA1 para el desarrollo normal cerebral y acentúan el importante papel que el modelo de animal nulo para LPA1 de la variedad Málaga ha representado para el estudio de la señalización mediada por este receptor. A la fecha actual, el uso de este ratón ha permitido un avance muy significativo en el campo y sigue siendo objeto de estudio por nuestro grupo de investigación y por diferentes colaboradores a nivel nacional e internacional.

Rol de los factores de crecimiento Wnt sobre el desarrollo de polaridad neuronal y crecimiento axonal. Role of Wnt growth factors on neuronal polarity and axon growth.

El desarrollo y funcionamiento del sistema nervioso dependen de la formación de circuitos neuronales específicos y de programas intrínsecos y extrínsecos que actúan como moduladores del desarrollo neuronal. Inicialmente, los neuroblastos "sensan" a través de receptores específicos, la presencia en el medio de factores de crecimiento, como neurotrofinas clásicas (BDNF, NGF, etc), IGF-1, factores Wnts, que regulan la diferenciación neuronal, polarización, migración, etc. Hasta hace pocos años, las funciones específicas de los diferentes sistemas de factor de crecimiento-receptor en el establecimiento de polaridad y la regulación del crecimiento axonal eran mayormente desconocidas. Más recientemente, trabajos de nuestro y otros grupos de investigación han aportado significativamente al conocimiento de los mecanismos que involucran los sistemas IGF-1-receptor de IGF-1, BDNF-TrkB y NGF-TrkA sobre el desarrollo de polaridad neuronal. Sin embargo, si bien se conoce que los factores de crecimiento Wnt cumplen un rol crucial en eventos que ocurren durante la maduración neuronal (dendritogénesis, sinaptogénesis) poco se sabe sobre los mecanismos por los cuales estos factores regularían el establecimiento inicial de polaridad y el crecimiento axonal. Los factores Wnt como así también su primer efector intracelular Dishevelled (DVL) y sus cascadas de señalización participan de procesos como neurogénesis, guiado axonal, desarrollo dendrítico y formación y mantenimiento de sinápsis. Por estas razones, para el desarrollo del presente proyecto planeamos estudiar los efectos de los factores Wnts, su receptor Frizzled (Fz) y su efector DVL sobre el establecimiento de polaridad y la regulación del crecimiento axonal. También compararemos los efectos de los factores Wnt con los de IGF-1 (el único factor de crecimiento conocido esencial para el establecimiento de polaridad). Finalmente, intentaremos determinar cuál o cuáles de las cascadas intracelulares de señalización activadas por los Wnts están involucradas en sus efectos axogénicos. La metodología a utilizar se basará en el empleo de cultivos primarios de neuronas de hipocampo de embriones de rata de 18 días de gestación, los que serán expuestos a los factores Wnt y/o IGF-1. Se diseñarán experimentos tendientes a evaluar los efectos de dichos factores durante los diferentes estadíos de diferenciación neuronal que se analizarán por microscopía de fluorescencia confocal. Al mismo tiempo se realizarán ensayos de subfraccionamiento que permitan purificar conos de crecimiento aislados en los que se evaluará el rol local de Wnt y sus efectores sobre la fosforilación de quinasas que median la adición local de membrana y elongación axonal. Se examiná el rol de DVL sobre la especificación axonal a través de la expresión epistática en neuronas no diferenciadas como así también se bloqueará su expresión a tavés del uso de siRNA o cDNAs que actúen como dominantes negativas. Finalmente, se examinará una posible "transactivación" por IGF-1 o Wnts de sus receptores o primeros efectores intracelulares específicos, IRS-1- PI3K para IGF-1 y Dishevelled para Wnts. Para ello, se diseñarán experimentos en los que se utilizarán inhibidores farmacológicos específicos y se realizan ensayos de fosforilación en conos de crecimiento aislados y en cultivos neuronales. Los resultados serán cuantificados y sometidos softwares estadísticos adecuados.El desarrollo de estos experimentos nos permitirá examinar posibles paralelismos entre la activación del sistema Wnt-Frizzled-Dishevelled y del sistema IGF-1-Receptor de IGF-1-PI3K, el único sistema factor de crecimiento-receptor conocido esencial para el establecimiento de la polaridad neuronal y así poder lograr un acercamiento al/los posible mecanismo/s que regula/n la diferenciación neuronal y el crecimiento axonal.

Aggravation of chronic stress effects on hippocampal neurogenesis and spatial memory in LPA₁ receptor knockout mice.

BACKGROUND The lysophosphatidic acid LPA₁ receptor regulates plasticity and neurogenesis in the adult hippocampus. Here, we studied whether absence of the LPA₁ receptor modulated the detrimental effects of chronic stress on hippocampal neurogenesis and spatial memory. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS Male LPA₁-null (NULL) and wild-type (WT) mice were assigned to control or chronic stress conditions (21 days of restraint, 3 h/day). Immunohistochemistry for bromodeoxyuridine and endogenous markers was performed to examine hippocampal cell proliferation, survival, number and maturation of young neurons, hippocampal structure and apoptosis in the hippocampus. Corticosterone levels were measured in another a separate cohort of mice. Finally, the hole-board test assessed spatial reference and working memory. Under control conditions, NULL mice showed reduced cell proliferation, a defective population of young neurons, reduced hippocampal volume and moderate spatial memory deficits. However, the primary result is that chronic stress impaired hippocampal neurogenesis in NULLs more severely than in WT mice in terms of cell proliferation; apoptosis; the number and maturation of young neurons; and both the volume and neuronal density in the granular zone. Only stressed NULLs presented hypocortisolemia. Moreover, a dramatic deficit in spatial reference memory consolidation was observed in chronically stressed NULL mice, which was in contrast to the minor effect observed in stressed WT mice. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE These results reveal that the absence of the LPA₁ receptor aggravates the chronic stress-induced impairment to hippocampal neurogenesis and its dependent functions. Thus, modulation of the LPA₁ receptor pathway may be of interest with respect to the treatment of stress-induced hippocampal pathology.

La neuroplasticidad aplicada al deporte

Me decidí a realizar la siguiente ponencia, para analizar y reconocer la importancia que implica el trabajo cognitivo en el entrenamiento deportivo. El abordaje que efectuaré, está enfocado en el desarrollo del entrenamiento cognitivo, su fundamento y el desarrollo de la neuroplasticidad. Analizaré el concepto de neuroplasticidad y neurogénesis como base al sustento teórico de la neurociencia aplicada al deporte. También remarcaré diversas metodologías prácticas, con su fundamento teórico, de entrenamientos que generen estrés a nivel del sistema nervioso (SN) generando nuevas adaptaciones. Considero desde mi mirada profesional, que el entrenamiento físico debe ser acompañado por una forma de entrenamiento que ponga en jaque a los engramas motores básicos y combinados del deportista y genere nuevas estructuras que doten de mejores herramientas al sujeto a la hora de resolver un problema dentro del juego. En este juego, toma gran relevancia el trabajo del profesor en educación física dentro del gimnasio o centro deportivo conjugado los trabajos físicos con situaciones que estresen al SN y generen nuevas adaptaciones

La neuroplasticidad aplicada al deporte

Me decidí a realizar la siguiente ponencia, para analizar y reconocer la importancia que implica el trabajo cognitivo en el entrenamiento deportivo. El abordaje que efectuaré, está enfocado en el desarrollo del entrenamiento cognitivo, su fundamento y el desarrollo de la neuroplasticidad. Analizaré el concepto de neuroplasticidad y neurogénesis como base al sustento teórico de la neurociencia aplicada al deporte. También remarcaré diversas metodologías prácticas, con su fundamento teórico, de entrenamientos que generen estrés a nivel del sistema nervioso (SN) generando nuevas adaptaciones. Considero desde mi mirada profesional, que el entrenamiento físico debe ser acompañado por una forma de entrenamiento que ponga en jaque a los engramas motores básicos y combinados del deportista y genere nuevas estructuras que doten de mejores herramientas al sujeto a la hora de resolver un problema dentro del juego. En este juego, toma gran relevancia el trabajo del profesor en educación física dentro del gimnasio o centro deportivo conjugado los trabajos físicos con situaciones que estresen al SN y generen nuevas adaptaciones

La neuroplasticidad aplicada al deporte

Me decidí a realizar la siguiente ponencia, para analizar y reconocer la importancia que implica el trabajo cognitivo en el entrenamiento deportivo. El abordaje que efectuaré, está enfocado en el desarrollo del entrenamiento cognitivo, su fundamento y el desarrollo de la neuroplasticidad. Analizaré el concepto de neuroplasticidad y neurogénesis como base al sustento teórico de la neurociencia aplicada al deporte. También remarcaré diversas metodologías prácticas, con su fundamento teórico, de entrenamientos que generen estrés a nivel del sistema nervioso (SN) generando nuevas adaptaciones. Considero desde mi mirada profesional, que el entrenamiento físico debe ser acompañado por una forma de entrenamiento que ponga en jaque a los engramas motores básicos y combinados del deportista y genere nuevas estructuras que doten de mejores herramientas al sujeto a la hora de resolver un problema dentro del juego. En este juego, toma gran relevancia el trabajo del profesor en educación física dentro del gimnasio o centro deportivo conjugado los trabajos físicos con situaciones que estresen al SN y generen nuevas adaptaciones

Evaluación del perfil transcripcional y potenciales vías de señalización neuronal afectadas tras la inhibición del gen PRR12 por ArNi

Introducción: El sistema nervioso tiene como función el controlar y regular el funcionamiento de los diversos órganos y sistemas de los vertebrados, coordinando su interrelación, así como la relación del organismo con el medio externo, permitiendo su interacción. Este sistema se comienza a desarrollar durante la etapa embrionaria mediante la neurogénesis, en la cual múltiples procesos biológicos trabajan en conjunto para asegurar que los diversos tipos de células nerviosas proliferen, se diferencien, migren y formen sinapsis en el momento y lugar apropiado, siendo un mecanismo finamente regulado, dependiente de la apropiada expresión temporal y espacial, así como del correcto funcionamiento de diferentes productos génicos. Debido a esto, mutaciones que alteren la correcta expresión o función de un gen involucrado en la neurogénesis y/o en el mantenimiento del SNC pueden contribuir a la iniciación y/o progresión de diversos desórdenes neurológicos. En este respecto, nuestro grupo de investigación identificó por primera vez la ruptura del gen PRR12, en una paciente con discapacidad intelectual, alteraciones neuropsiquiátricas y múltiples malformaciones menores. Debido a esto, y a las características de la proteína PRR12, con una función hasta la fecha totalmente desconocida, este es un blanco deseable para el análisis de las vías de señalización en las que participa. Objetivo: Describir los genes que son potencialmente regulados por PRR12 y, a partir de ello, analizar las posibles vías y procesos de comunicación neuronal afectados tras su inhibición. Materiales y Métodos: Se realizó una cuantificación relativa de la expresión de PRR12 en cerebro de rata en diferentes estadios del desarrollo (embrión, neonatal y adulto), mediante Western blot y qPCR. Posteriormente se realizó la inhibición de PRR12 en células C6 de glioblastoma de rata, mediante ARNi, con el fin de determinar los cambios en el perfil de expresión celular, mediante microarreglos de expresión. Resultados: PRR12 se encontró mayormente expresado en cerebro durante la etapa de embrión; además de esto, se encontraron afectados múltiples genes tras su inhibición, entre los que destacan aquellos involucrados en procesos biológicos relacionados a comunicación celular y de las vías de señalización de receptores de membrana acoplados a proteína G. Conclusiones: PRR12 es probablemente un factor de transcripción de remodelación de la cromatina, con posible implicación en el proceso de neurogénesis, especialmente en procesos de comunicación y diferenciación celular.