El tiempo lo es todo: el factor de crecimiento mantiene el desarrollo del cerebro en marcha

17 de Julio de 2009

El tiempo lo es todo: el factor de crecimiento mantiene el desarrollo del cerebro en marcha

17 de Julio de 2009

LA JOLLA, CA—Al igual que un director de orquesta que da indicaciones a los músicos de una orquesta, Fgf10, un miembro de la familia de morfógenos del factor de crecimiento de fibroblastos (Ffg), permite que las células madre del cerebro sepan que ha llegado el momento de ponerse a trabajar, asegurándose de que acierten. su primer hito en el desarrollo a tiempo, informan científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos en la edición del 16 de julio de 2009 de la revista Neurona.

Sus hallazgos no solo agregan nuevos conocimientos sobre el desarrollo del cerebro y una función novedosa para Fgfs, sino que también revelan un posible mecanismo para la expansión selectiva de áreas específicas del cerebro a lo largo de la evolución, como el gran aumento del tamaño del lóbulo frontal en humanos.

Durante el desarrollo del cerebro embrionario, las células madre encargadas de construir la corteza, la estructura cerebral más grande y sede de la mayoría de las funciones cognitivas superiores, pasan por una serie de etapas estrictamente reguladas: desde células madre omnipotentes hasta células progenitoras corticales capaces de producir neuronas.

"El momento de cada una de estas transiciones tiene implicaciones críticas para el desarrollo del cerebro, ya que cambios menores en la proporción de progenitores que exhiben uno u otro modo de división en las primeras etapas darán lugar a cambios sustanciales en el número de neuronas y el tamaño de la corteza, " dice Dennis O'Leary, Ph.D., profesor en el Laboratorio de Neurobiología Molecular, quien dirigió el estudio.

En las primeras etapas de la corticogénesis, las células progenitoras similares a las células madre conocidas como células neuroepiteliales experimentan una división celular simétrica, produciendo dos progenitores idénticos para expandir el grupo de células neuroepiteliales. Más tarde, se diferencian en células progenitoras más maduras denominadas glía radial, que luego se dividen asimétricamente para producir un par de células hijas diferentes: una glía radial para mantener el conjunto de células progenitoras y una neurona cortical o progenitora basal. Este último migrará hacia afuera y luego producirá neuronas para establecer las capas superficiales de la corteza.

Pero se sabe poco sobre los mecanismos que median el período de transición crítico que une la fase de expansión temprana de las células neuroepiteliales y la fase neurogénica posterior, que produce todas las neuronas que eventualmente formarán las seis capas de la corteza.

Inicialmente, la investigadora postdoctoral y primera autora Setsuko Sahara, Ph.D., estaba más interesada en los patrones de áreas cuando comenzó a observar los efectos de la eliminación de Fgf10 en el cerebro de un ratón. Pero rápidamente quedó claro que la función principal de Fgf10 era regular la diferenciación de la glía radial, una función que tiene implicaciones significativas para el tamaño del cerebro, incluido el tamaño de áreas corticales específicas. "Estos ratones tenían cerebros sustancialmente agrandados", dice Setsuko, "pero la estructura estaba perfectamente bien".

Una mirada más cercana reveló que la transición de la etapa de expansión a la fase neurogénica exhibida por los progenitores corticales se retrasó aproximadamente dos días. "Como consecuencia, las células neuroepiteliales siguen multiplicándose generando un conjunto más grande de glía radial, que a su vez produce más neuronas, lo que en última instancia da como resultado una corteza más grande", explica Sahara. Curiosamente, el aumento de tamaño se limitó a la corteza frontal, lo que demuestra que en el momento en que la población de progenitores tempranos se expandió anormalmente en los mutantes Fgf10, su identidad de área se había fijado.

"Estos hallazgos demuestran un mecanismo directo empleado durante el desarrollo normal para regular el tamaño del cerebro", dice O'Leary. "Estos hallazgos también tienen implicaciones potenciales sobre cómo han evolucionado las áreas corticales. La expansión selectiva del grupo de progenitores mediante la regulación por Fgf10 del momento de la diferenciación de la glía radial podría explicar la expansión selectiva de la corteza frontal, que se ha expandido enormemente en los humanos y se cree que "Es importante para la evolución de lo que se consideran rasgos típicamente humanos".

Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud, las Becas JSPS para la Investigación en el Extranjero y la Fundación Uehara Memorial.

Acerca del Instituto Salk de Estudios Biológicos
El Instituto Salk de Estudios Biológicos es una de las instituciones de investigación básica más importantes del mundo, donde profesores de renombre internacional investigan cuestiones fundamentales de las ciencias biológicas en un entorno único, colaborativo y creativo. Centrados tanto en el descubrimiento como en orientar a las generaciones futuras de investigadores, los científicos de Salk realizan contribuciones innovadoras a nuestra comprensión del cáncer, el envejecimiento, el Alzheimer, la diabetes y los trastornos cardiovasculares mediante el estudio de la neurociencia, la genética, la biología celular y vegetal y disciplinas relacionadas.

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