Los investigadores de la Universidad de Duke han descubierto cómo una enfermedad del desarrollo llamada microcefalia produce un cerebro mucho más pequeño de lo normal: algunas células son simplemente demasiado lentas a medida que avanzan en el proceso de producción de neuronas.
Publicado en línea el 7 de enero en la revista neurona los resultados proporcionan no solo una nueva explicación mecanicista de la microcefalia, sino que también podrían ayudar a comprender el autismo u otros trastornos del desarrollo neurológico que se cree que surgen de las interrupciones en el equilibrio adecuado de las neuronas en el cerebro.
"Este estudio muestra que el tiempo que le toma a una célula madre dividir las cosas durante el desarrollo del cerebro", dijo Debra Silver, profesora asistente de genética molecular y microbiología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke. "Pero creo que más allá de la microcefalia".va a ser relevante para pensar cómo la disfunción de las células madre puede cambiar el repertorio de otras células en el cuerpo ".
La microcefalia es una enfermedad rara que causa discapacidad intelectual y convulsiones. Una forma genética de microcefalia se manifiesta a medida que el cerebro fetal se desarrolla durante el embarazo; la corteza cerebral, una estructura cerebral grande responsable del pensamiento abstracto, la memoria y el lenguaje, es particularmente vulnerable a latrastorno.
En 2010, el grupo de Silver descubrió que los ratones a los que les faltaba una sola copia de un gen llamado Magoh han reducido severamente el tamaño del cerebro que recuerda a la microcefalia genética en las personas. "En ese momento, realmente no sabíamos por qué", dijo Silver, quien estambién miembro del Duke Institute for Brain Sciences.
El grupo se concentró en las células madre neurales que se dividen para formar una nueva célula madre o el comienzo de una nueva célula neuronal. El estudio de 2010 encontró que la cantidad de células madre neurales parecía estar fuera de balance con la cantidad de neuronas que se producenen los cerebros con deficiencia de Magoh.
Los investigadores sospecharon que el tiempo que tarda una célula madre en dividirse en dos, un proceso llamado mitosis, podría ser responsable del desequilibrio. Se sabe que otros genes ligados a microcefalia controlan la mitosis. Pero cómo los defectos de la mitosis causaron microcefaliaera desconocido
En el nuevo estudio, el equipo de Silver descubrió que aproximadamente el 30% de las células madre en ratones que carecen de Magoh tardó más, en algunos casos dos o tres veces más de lo habitual, en dividirse.
Mientras los científicos observaban esas células usando técnicas de imagen en vivo de vanguardia, se sorprendieron al ver que las células madre lentas tendían a diferenciarse en neuronas, y también tenían más probabilidades de morir.
"Realmente es una combinación que ayuda a explicar la microcefalia", dijo Silver. "Por un lado, realmente no estás produciendo suficientes células madre nuevas, y si no tienes suficientes células madre no puedes producir suficientes neuronasen el cerebro. Por otro lado, algunas neuronas se forman, pero muchas mueren "
El equipo de Silver vio resultados similares diferenciación prematura y muerte cuando extendieron el proceso de división celular en ratones genéticamente normales usando dos medicamentos diferentes. Y otros experimentos sugieren que tanto la diferenciación como la muerte son resultados distintos de las células madre retrasadas, dijo Silver.
Magoh es una proteína que activa la expresión de muchos otros genes importantes, pero no funciona sola. De hecho, investigaciones anteriores han relacionado a los socios de Magoh en la regulación de genes con otras enfermedades del neurodesarrollo. El equipo de Duke ahora está planeando la detección a gran escalaenfoques para preguntar qué otras vías genéticas influyen en el punto de decisión cuando una célula madre retrasada produce una neurona.
El equipo de Silver también está explorando la división celular en el desarrollo saludable del cerebro y tiene algunos datos preliminares que sugieren que el tiempo importa. Los estudios publicados hace más de una década muestran que la mitosis toma cada vez más tiempo a medida que avanza el desarrollo del cerebro ". Tenemos un sistema experimental realmente bueno enlugar para preguntar si eso podría ayudar a explicar por qué se crean más neuronas a medida que avanza el desarrollo ", dijo Silver.
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Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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