Los axones son extensiones largas de neuronas en forma de hilo que envían señales eléctricas a otras células cerebrales. Gracias a la conectividad axonal, nuestros cerebros y cuerpos pueden hacer todas las tareas necesarias. Incluso antes de nacer, necesitamos axones para crecer en los tractosa lo largo de la materia gris y se conectan correctamente a medida que se desarrollan nuestros cerebros. Los investigadores de la Facultad de Medicina de la UNC han encontrado una razón clave por la cual la conectividad falla y conduce a condiciones de desarrollo neurológico raras pero debilitantes.
Publicado en la revista Célula del desarrollo , los investigadores dirigidos por Eva Anton, PhD, profesora de biología celular y fisiología en UNC-Chapel Hill, muestran cómo dos mutaciones genéticas alteran la función de los cilios neuronales: protuberancias similares a antenas que se encuentran en muchos tipos de células. Los cilios disfuncionales resultantesafecta la conectividad axonal y conduce a trastornos relacionados con el síndrome de Joubert JSRD.
"Nuestros experimentos demuestran que la señalización ciliar facilita los patrones apropiados de desarrollo y conectividad del tracto axonal", dijo Anton, que es miembro del Centro de Neurociencia de la UNC. "La interrupción de la señalización ciliar puede conducir a malformaciones del tracto axonal en JSRD".
Aunque los cilios se encuentran en la mayoría de los tipos de células, su importancia en el desarrollo del cerebro se ha subestimado en gran medida, hasta hace poco.
Los científicos ahora saben que los cilios perciben el entorno que los rodea, y los cilios disfuncionales alteran el crecimiento axonal y la conectividad durante el desarrollo fetal. Los bebés nacidos con cilios disfuncionales y el crecimiento y conectividad axonal irregular asociados pueden desarrollar JSRD. Signo de diente molar, un defecto característico deLas proyecciones axonales detectables en las imágenes de resonancia magnética del cerebro, a menudo se utilizan para diagnosticar JSRD. Las personas con la afección experimentan retrasos en el desarrollo, discapacidades intelectuales, ritmos respiratorios anormales, problemas para controlar sus movimientos corporales y otros problemas de salud graves. Pero cómo esto sucede no ha sido claro.
Utilizando modelos genéticos de ratones específicos de neuronas de dos genes llamados Arl13b e Inpp5 y mutaciones humanas relacionadas de pacientes con JSRD, así como la manipulación quimiogenética y optogenética de la señalización de cilios primarios, Anton y sus colegas investigaron cómo los cilios se vuelven disfuncionales y afectanconectividad axonal durante el desarrollo del cerebro.
En ratones, descubrieron que la eliminación de Arl13b o Inpp5e perjudica la capacidad del cilio primario para funcionar como un centro de señalización, lo que les permite examinar cómo la señalización impulsada por cilios regula el crecimiento y la conectividad del axón en cerebros normales y JSRD. Anton ylos colegas delinearon los cambios impulsados por los cilios en la señalización celular, particularmente los mediados por las principales proteínas de señalización PI3K AKT, y AC3 modulan efectivamente el comportamiento axonal.
Antes de esta investigación, la importancia de los cilios primarios en la aparición de la conectividad cerebral no estaba definida. La comunidad investigadora tampoco entendió exactamente cómo la desregulación de los cilios condujo a defectos del tracto axonal en los trastornos relacionados con el síndrome de Joubert.
"Al arrojar luz sobre la importancia de los cilios primarios en la aparición de conectividad cerebral, esta investigación nos ayuda a comprender cómo la desregulación de los cilios condujo a defectos del tracto axonal en los trastornos relacionados con el síndrome de Joubert", dijo Anton. "Nuestros estudios indican una manipulación precisa deLa señalización ciliar en el futuro puede ser probada y utilizada para aliviar defectos de conectividad neuronal en ciliopatías, como JSRD ".
Esta investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud y el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá.
Otros autores son Jiami Guo, James Otis, Sarah Suciu, Christy Catalano, Lei Xing, Sandii Constable, Dagmar Wachten, Stephanie Gupton, Janice Lee, Amelia Lee, Katherine Blackley, Travis Ptacek, Jeremy Simon, Stephanie Schurmans, Garret Stuber,y Tamara Caspary.
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Materiales proporcionado por Cuidado de la salud de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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