Las mitocondrias son pequeños orgánulos que proporcionan la energía crítica para cada célula de nuestro cuerpo, en particular en el cerebro que consume mucho combustible. En la edición de esta semana de ciencia , un equipo belga de investigadores dirigido por Pierre Vanderhaeghen VIB-KU Leuven, ULB encuentra que las mitocondrias también regulan un evento clave durante el desarrollo del cerebro: cómo las células madre neurales se convierten en células nerviosas. Las mitocondrias influyen en este cambio de destino celular durante un período precisoque es el doble de tiempo en humanos en comparación con ratones. Los hallazgos seminales destacan una función inesperada para las mitocondrias que puede ayudar a explicar cómo los humanos desarrollaron un cerebro más grande durante la evolución y cómo los defectos mitocondriales conducen a enfermedades del neurodesarrollo.
Nuestros cerebros están formados por miles de millones de neuronas increíblemente diversas. Surgen por primera vez en el cerebro en desarrollo cuando las células madre dejan de autorrenovarse y se diferencian en un tipo particular de neurona. Este proceso, llamado neurogénesis, se regula con precisión para dar lugar ala enorme estructura compleja que es nuestro cerebro. Se cree que pequeñas diferencias en la forma en que las células madre neurales generan neuronas están en el origen del dramático aumento en el tamaño y la complejidad de nuestro cerebro.
Para conocer mejor este complejo proceso, el profesor Pierre Vanderhaeghen VIB-KU Leuven, ULB y sus colegas examinaron las mitocondrias, pequeños orgánulos que proporcionan energía en cada célula del cuerpo, incluido el cerebro en desarrollo.
"Las enfermedades causadas por defectos en las mitocondrias conducen a problemas de desarrollo en muchos órganos, en particular el cerebro", explica Vanderhaeghen, especialista en células madre y neurobiología del desarrollo. "Solíamos pensar que esto estaba relacionado con la función crucial de las mitocondriaspara proporcionar energía a las células, pero esto es solo una parte de la historia: un trabajo reciente en células madre sugiere que las mitocondrias tienen una influencia directa en el desarrollo de los órganos. Hemos probado si este podría ser el caso en el cerebro y de qué manera ".
Fisión y fusión
Junto con su equipo, exploró si la remodelación mitocondrial está acoplada con el compromiso del destino neuronal durante la neurogénesis y cómo lo hace. "Las mitocondrias son orgánulos altamente dinámicos, que pueden unirse fusión o dividirse fisión, y sabemos que estas dinámicas sonasociados con cambios en el destino en varios tipos de células madre ", dice Vanderhaeghen.
Ryohei Iwata, un investigador postdoctoral en el laboratorio de Vanderhaeghen, desarrolló un nuevo método para observar las mitocondrias con gran detalle mientras las células madre neurales son 'atrapadas en el acto' para convertirse en neuronas. "Descubrimos que poco después de que las células madre se dividen, lalas mitocondrias de las células hijas destinadas a la autorrenovación se fusionarán, mientras que las de las células hijas que se convierten en neuronas muestran altos niveles de fisión ", dice Ryohei Iwata.
Pero esto no fue solo una coincidencia: de hecho, los investigadores pudieron demostrar que el aumento de la fisión mitocondrial de hecho promueve la diferenciación hacia un destino neuronal, mientras que la fusión mitocondrial después de la mitosis redirige las células hijas hacia la autorrenovación.
ventana de tiempo
Entonces, la dinámica mitocondrial es importante para convertirse en una neurona, pero hay más.
"Descubrimos que la influencia de la dinámica mitocondrial en la elección del destino celular se limita a una ventana de tiempo muy específica, justo después de la división celular", dice Pierre Casimir, estudiante de doctorado en el laboratorio de Vanderhaeghen. "Curiosamente, la ventana de tiempo restringida es dos veces mayor".tanto tiempo en humanos en comparación con ratones ".
"Los hallazgos anteriores se centraron principalmente en la decisión del destino de las células madre neurales antes de que se dividan, pero nuestros datos revelan que el destino de las células puede verse influido durante un período mucho más largo, incluso después de la división de las células madre neurales", dice Vanderhaeghen.implicaciones en el campo emergente de la reprogramación celular, donde los científicos intentan convertir células no neuronales directamente en células neuronales con fines terapéuticos, por ejemplo.
"Dado que este período de plasticidad es mucho más largo en las células humanas en comparación con las células de ratón, es tentador especular que contribuye al aumento de la capacidad de autorrenovación de las células progenitoras humanas y, por lo tanto, a las capacidades cognitivas y cerebrales excepcionalmente desarrolladas denuestra especie. Es fascinante pensar que las mitocondrias, pequeños orgánulos que han evolucionado en las células hace más de mil millones de años, podrían haber contribuido a la evolución reciente del cerebro humano ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por VIB Instituto de Biotecnología de Flandes . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :