Factor de transcripción Heat Shock Factor 1 Hsf1, que el cerebro en desarrollo libera para proteger el órgano vital de los estragos del estrés ambiental, en realidad puede contribuir a dañar el cerebro embrionario cuando se produce demasiado Hsf1, investigación dirigida por Children's National HealthLos científicos del sistema indican. Si bien el hallazgo se realizó en un modelo preclínico, plantea preguntas sobre los riesgos neuronales para los bebés humanos si sus madres beben alcohol en el primer o segundo trimestre del embarazo.
Cuando los fetos están expuestos crónicamente a agentes dañinos en el útero, como alcohol, etanol o metil mercurio, la experiencia puede afectar negativamente el desarrollo del cerebro fetal de formas impredecibles. Algunos cerebros fetales muestran poco o ningún daño, mientras que algunos cerebros fetales sufren daños graves.. Al mirar hacia atrás a los primeros momentos del desarrollo del cerebro embrionario, un equipo de investigación internacional que incluye a cinco autores de Children's National buscó explicar las bases moleculares y celulares de los trastornos cerebrales congénitos complejos que pueden resultar de la exposición a tales agentes nocivos.
"Desde una perspectiva de salud pública, existe un debate en curso sobre si existe algún nivel de consumo de alcohol por parte de las mujeres embarazadas que sea 'seguro'", dice Kazue Hashimoto-Torii, Ph.D., investigador principal del Centro de Investigación en Neurocienciasen Children's National y autor principal del artículo publicado el 2 de mayo en Naturaleza Comunicaciones. "Dimos etanol a modelos preclínicos embarazadas y descubrimos que las células neurales de sus descendientes experimentaron respuestas muy diferentes a este estrés ambiental. No está claro qué umbral preciso de exposición al estrés representa el punto de inflexión, transformando lo que debería ser una respuesta neuroprotectora en unaSin embargo, incluso a niveles más bajos de exposición al alcohol, el riesgo de células neurales fetales no es cero ", agrega Hashimoto-Torii.
La corteza cerebral, la delgada capa externa del cerebro y el cerebelo que permite que el cerebro procese información, es particularmente vulnerable a las alteraciones en el útero, escriben los autores del estudio. Para defenderse de las agresiones, las células neurales emplean una serie deestrategias de autoconservación, incluido el lanzamiento de la vía de señalización protectora Hsf1-Proteína de choque térmico Hsp que es utilizada por una amplia gama de organismos, desde microbios unicelulares hasta humanos. Los fetos en desarrollo activan la señalización de Hsf1-Hsp al exponerse a factores de estrés ambientales,algunos en vano.
Para ayudar a desentrañar el misterio neurológico, los detectives de la investigación utilizaron un método que permite que una sola molécula tenga fluorescencia durante la exposición al estrés. Aprovecharon factores ambientales específicos, como etanol, peróxido de hidrógeno y metilmercurio, cada uno de los cuales se sabe que produceestrés oxidativo en concentraciones definidas. Y, utilizando un modelo experimental, examinaron el patrón de activación de Hsf1 en la corteza cerebral en desarrollo mediante la creación de un marcador, un gen codificador etiquetado con un tipo de proteína fluorescente que lo hace brillar de color rojo brillante.
"Nuestros resultados sugieren que los eventos heterogéneos de desarrollo cerebral anormal pueden ocurrir de manera probabilística, lo que explica los patrones de malformaciones corticales que varían con cada individuo, incluso cuando estos individuos están expuestos a niveles similares de estresores ambientales", agrega Hashimoto-Torii.
Entre los hallazgos más llamativos, las células neurales con niveles excesivamente altos de activación de Hsf1-Hsp debido a la exposición al etanol experimentan interrupciones en el desarrollo normal, con migración retardada de las neuronas corticales inmaduras. Para que el cerebro fetal se desarrolle normalmente, las neuronas deben migrar alugares precisos en el cerebro en el momento justo para permitir conexiones neuronales sólidas. Cuando las neuronas no llegan a sus destinos o llegan demasiado tarde, puede haber brechas en la red neuronal, lo que compromete la comunicación eficiente y efectiva entre las diversas regiones del cerebro.
"Incluso un breve período de sobreactivación de Hsf1 durante el desarrollo prenatal causa una deficiencia crítica de la migración neuronal. La gravedad de la deficiencia depende de la duración de la sobreactivación de Hsf1", dice. "Sin embargo, los patrones de expresión varían en varios tejidos. Respuesta estocástica dentro de cada individuolas células pueden ser en gran parte responsables de la variabilidad observada dentro de los tejidos y órganos ".
El equipo de investigación encontró un punto brillante: las neuronas corticales que se estancaron debido a la falta de la molécula Dcx asociada a los microtúbulos pudieron recuperar su capacidad para migrar correctamente cuando el gen se reponía después del nacimiento. Sin embargo, una reducción en la actividad de Hsf1 después del nacimiento, no mostró la misma capacidad para activar el botón "reiniciar" en el desarrollo neuronal.
"El hallazgo sugiere que otros genes además de los genes asociados a microtúbulos pueden desempeñar un papel fundamental para garantizar que las neuronas migratorias lleguen a sus destinos asignados en el cerebro en el momento adecuado, a pesar del desafío adicional de la activación excesiva de Hsf1", según Hashimoto.Torii.
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Materiales proporcionados por Sistema Nacional de Salud Infantil . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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