Los investigadores que investigan por qué algunas personas sufren de discapacidades motoras informan que pueden haber retrasado algunas horas el reloj de la evolución al bloquear la poda molecular de conexiones nerviosas sofisticadas de cerebro a extremidades en ratones en maduración. El resultado fueron ratones con una destreza manual mejorada que agarran ycomer alimentos mucho más rápido que los ratones normales de tipo salvaje, según un estudio publicado el 28 de julio en la revista ciencia .
Los científicos del Centro Médico del Hospital de Niños de Cincinnati que dirigieron el estudio enfatizan que no están tratando de crear una especie de roedores genéticamente superior. Están probando la formación de conexiones del sistema nervioso durante el desarrollo temprano en modelos de ratones genéticamente criados. Su objetivo esentienda cómo las conexiones nerviosas sofisticadas comienzan a formarse en ratones salvajes, desaparecen a medida que los animales maduran, y si esta información algún día podría ayudar a los pacientes.
Su estudio apunta a una clase de proteínas llamadas semaforinas, que controlan la formación de nervios largos como hilos llamados axones y conexiones de neuronas motoras en el sistema corticoespinal CS de mamíferos. En particular, los científicos identifican una proteína llamada PlexA1, un importantemolécula receptora que atrae semaforinas. Las semaforinas evitan que se formen axones en regiones inapropiadas del sistema nervioso.
En el caso de los ratones, que pasan la mayor parte de su tiempo en cuatro patas, la señalización entre una proteína de semáforo llamada Sema6 y PlexA1 se activa en ratones jóvenes. Esto elimina los enlaces sinápticos críticos entre las células nerviosas para detener la formación de conexiones neuronales CS sofisticadasy habilidades motoras finas.
"Es posible que hayamos encontrado un punto crucial en la evolución del sistema corticoespinal CS de mamíferos que conduce a un mayor control motor fino en primates y personas superiores", dijo Yutaka Yoshida, PhD, investigadora principal del estudio en la División de Biología del Desarrolloen Cincinnati Children's. "Aunque todavía tenemos que explorar esto, es posible que algunos pacientes con discapacidades motoras hayan aumentado la expresión de PlexA1 o hayan activado la señalización de PlexA1 que disminuyen las conexiones cortico-motoras-neuronas y las habilidades motoras finas. La inhibición de la señalización de PlexA1 durante la infancia podríaser una forma de restaurar estas habilidades "
Los colaboradores clave en el estudio incluyen a John H. Martin, PhD, Departamento de Ciencias Moleculares, Celulares y Biomédicas, Facultad de Medicina de la Universidad de la Ciudad de Nueva York, NY, y Nenad Sestan, MD, PhD, Instituto Kavli de Neurociencia, YaleEscuela de Medicina, New Haven, Connecticut, y el primer autor Zirong Gu, un estudiante graduado en el laboratorio de Yoshida.
Construyendo un mejor mouse
Después de aprender que la proteína PlexA1 elimina conexiones sofisticadas de neuronas motoras en ratones maduros, los investigadores criaron ratones que no expresan el gen que la regula designación de gen PlexA1. A medida que los ratones mutantes PlexA1 maduran hasta la edad adulta, carecen de la eliminación de CS sinápticoy conexiones de neuronas motoras.
En las pruebas de alimentación que incluyeron hebras cortas y estrechas de pasta y gránulos de comida, los ratones mutantes PlexA1 fueron significativamente más hábiles y más rápidos que los ratones normales para agarrar y comer alimentos.
Según los autores, cuando los investigadores probaron ratones PlexA1 mutantes en pruebas de caminata hábiles realizadas en la cuadrícula de equilibrio, los ratones mutantes no obtuvieron un rendimiento significativamente mejor que los ratones normales.
Para comprender las diferencias en los niveles de PlexA1 en ratones y humanos, los autores del estudio compararon la regulación genética y molecular de las conexiones neuronales CS en el ratón y la corteza motora humana del cerebro. Esta región controla los movimientos voluntarios y otras tareas críticas. Pruebas humanas del motorla corteza se realizó con tejido cerebral humano donado.
Los científicos determinaron que la expresión diferente de PlexA1 es causada por los llamados elementos reguladores cis. Estas son regiones de ADN no codificante que ayudan a regular los genes cercanos. Un factor de transcripción genes que le dicen a otros genes qué hacer interactúa con FEZF2.Elementos reguladores cis y dirige la formación de conexiones de transmisores neurales en las neuronas CS.
Según los autores, estos elementos reguladores cis controlados por FEZF2 se encuentran en los tejidos del cerebro humano y en los de otros primates superiores. No se encuentran en ratones. Estos elementos reguladores también son responsables de suprimir PlexA1 en el CS humano en desarrolloconexiones, lo que evita que las conexiones sofisticadas de las neuronas motoras se interrumpan a medida que los bebés maduran con los años hasta convertirse en adultos.
avanzando
Yoshida y sus colegas enfatizan que se necesita una investigación adicional exhaustiva antes de saber si estos hallazgos podrían aplicarse a la práctica clínica. Sin embargo, agregan que los datos del estudio proporcionan una serie de pistas que los científicos desean explorar en su trabajo futuro. Esto incluyetratando de determinar si las personas con diversos tipos de discapacidades motoras tienen mutaciones en la vía de señalización molecular Sema6 -PlexA1.
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Materiales proporcionados por Centro médico del Hospital de Niños de Cincinnati . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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