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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO INSTITUTO DE NEUROBIOLOGÍA “ANÁLISIS DE LA DISTRIBUCIÓN DEL RECEPTOR GABAρ EN LA ZONA PERIVENTRICULAR DEL CEREBELO” T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE: MAESTRA EN CIENCIAS (NEUROBIOLOGÍA) PRESENTA QFB MARÍA ALEJANDRA GONZÁLEZ GONZÁLEZ DIRECCI Ó N DE TESIS: DR. ATAÚLFO MARTÍNEZ TORRES DR. LENIN DAVID OCHOA DE LA PAZ UNAM, CAMPUS JURIQUILLA, QUERÉTARO, 2011. UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. “ANÁLISIS DE LA DISTRIBUCIÓN DEL RECEPTOR GABAρ EN LA ZONA PERIVENTRICULAR DEL CEREBELO” Tesis que para obtener el grado de Maestra en Ciencias (Neurobiología) Presenta: QFB María Alejandra González González Directores de Tesis: Dr. Ataúlfo Martínez Torres Dr. Lenin David Ochoa de la Paz UNAM, campus Juriquilla, Querétaro, 2011. Universidad Nacional Autónoma de México Instituto de Neurobiología UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO INSTITUTO DE NEUROBIOLOGÍA Los miembros del Jurado de examen de grado certificamos que la tesis elaborado por la QFB María Alejandra González González cuyo título es: “Análisis de la distribución del receptor GABAρ en la zona periventricular del cerebelo”, se presenta como uno de los requisitos para obtener el grado de Maestría en Ciencias (Neurobiología) y cumple con los criterios de originalidad y calidad requeridos por la División de Estudios de Posgrado de la Universidad Nacional Autónoma de México. Presidente: Dr. Alfonso Cárabez Trejo _______________________ Secretario (Tutor): Dr. Lenin David Ochoa de la Paz _______________________ Vocal: Dra. Esther López-Bayghen Patiño _______________________ Suplente: Dra. Sofía Yolanda Díaz Miranda _______________________ Suplente: Dr. Jorge Antonio Larriva Sahd _______________________ Aprobado por el Comité Académico _____________________________________________ Dra. Teresa Morales Guzmán Coordinadora del Programa de Maestría en Ciencias (Neurobiología) Resumen El ácido γ-aminobutírico (GABA) es uno de los neurotransmisores inhibitorios más importantes en el SNC, en el cerebelo se ha reportado la expresión del receptor ionotrópico GABAρ en células de Purkinje y células en canasta. En el presente proyecto se reporta su expresión en la zona periventricular del cerebelo (ZPVCb) de ratón adulto, esta zona es neurogénica durante el desarrollo y en el adulto aún no es claro su papel fisiológico y poco se sabe de la presencia de receptores a neurotransmisores. Se analizó la expresión y distribución del RNAm de las subunidades GABAρ por RT-PCR e hibridación in situ respectivamente y se emplearon técnicas de inmunofluorescencia para determinar la presencia del receptor en la ZPVCb de ratones de la cepa CD1 y transgénicos que expresan la proteína verde fluorescente (GFP) en células dopaminérgicas D1 o D2. Se encontró el RNAm de las subunidades ρ1 y ρ2, pero no de ρ3. Los experimentos subsecuentes se realizaron para la subunidad ρ1, cuyo RNAm se encontró principalmente en el lóbulo X del cerebelo y en las zonas adyacentes a los núcleos cerebelosos medial y vestíbulo cerebeloso. Se encontró que la subunidad ρ1 se expresa en células GFAP positivas y su distribución es mayor hacia la luz ventricular. Por otra parte se observaron poblaciones celulares que expresan receptores a dopamina D1 y D2 hacia la zona subventricular, y que pudieran ser procesos de la glía de Bergmann (D1 positivos) o dendritas de las células de Purkinje (D2 positivos), ambas GABAérgicas. Estos resultados muestran la presencia del RNAm y de la subunidad ρ1 en la ZPVCb y su distribución en células GFAP positivas. Aún no se sabe qué papel podrá jugar el receptor en esta zona, sin embargo este hallazgo nos permitirá diseñar nuevas estrategias experimentales que permitan estudiarlo. Abstract γ-aminobutyric acid (GABA) is one of the most important inhibitory neurotransmitter in the CNS, in the cerebellum has been reported the expression of ionotropic GABAρ receptors in Purkinje and basket cells. In this research thesis we report the expression of the GABAρ in the periventricular zone of the cerebellum (ZPVCb) of adult mice. This is neurogenic during development and in adults is still unclear its functional role and little is known about the presence of receptors to neurotransmitters. We analyzed the presence and distribution of mRNA of GABAρ subunits by means of RT-PCR and in situ hybridization, respectively, and immunofluorescence was used to analyze the presence of the receptor in the ZPVCb of mice strain CD1 and transgenic mice expressing GFP in D1 Or D2 dopaminergic cells. mRNA for ρ1 and ρ2 subunits were amplified but not for ρ3. The subsequent experiments were performed for the ρ1 subunit whose mRNA was found mainly in the X lobule of the cerebellum and in areas adjacent to the medial cerebellar nuclei and vestibule cerebellar nuclei. We found that the ρ1 subunit is distributed in GFAP positive cells and is mainly detected towards the ventricular lumen. On the other hand we observed populations expressing D1 and D2 receptors in the subventricular zone, that could be processes of the Bergmann glia (D1 positive) or dendrites of Purkinje cells (D2 positive). The results show the presence of mRNA and the ρ1 receptor, it is not known yet the functional role played by this receptor in this zone. Nevertheless, these new findings paved the way to design new experiments. AGRADECIMIENTOS Agradezco a la Universidad Nacional Autónoma de México por permitirme ser parte de ella y con ello poder hacer crecer y fortalecer mis conocimientos y mi espíritu de lucha continua. Tutores Dr. Ataúlfo Martínez Torres: Por permitirme ser parte de su muy valioso grupo de investigación y porque a pesar del tiempo que estuvo lejos, siempre tuve su apoyo en cada parte del proyecto y de mi formación. Dr. Lenin David Ochoa de la Paz: Por su apoyo en el desarrollo del presente proyecto y por sus consejos que me ayudaron a crecer profesionalmente. Comité Tutelar Dr. Carlos Manuel Valverde Rodríguez Dra. Sofía Yolanda Díaz Miranda Jurado de Examen Dr. Lenin David Ochoa de la Paz Dr. Jorge Larriva Sahd Dr. Alfonso Cárabez Trejo Dra. Esther Ivonne López-Bayghen Patiño Dra. Sofía Yolanda Díaz Miranda Personal de apoyo en el Laboratorio de Neurobiología Molecular y Celular (D15) Técnico Académico M. en C. Angeles Edith Espino Saldaña Auxiliar de laboratorio Lic. Efrén Ruíz Alcibar Compañeros de Laboratorio Adriana Pétriz Reyes Jazmin Castellanos González Abraham Rosas Arellano Salomé Elizondo Argel Estrada Mondragón Fernando Rosas Sánchez Patricia Juárez Mercado Arturo Machuca Parra Ernesto Mora Loyola Elizabeth Cabrera Ruíz Gustavo Martínez Delgado Unidad de enseñanza M. en C. Leonor Casanova Rico Unidad de Microscopía Ing. Elsa Nydia Hernández Ríos IBQ Ma. de Lourdes Palma Tirado Unidad de Proteogenómica Dra. Anaid Antaramian Biblioteca Dr Francisco Javier Valles Valenzuela MVZ Román Pacheco Barrita Bioterio MVZ José Martín García ServínCómputo Ing. Ramón Martínez Olvera Fotografía Laura Sánchez Carballo Videoconferencia Lic. Psic. Ma. de Lourdes Lara Ayala El presente proyecto fue financiado por: Fondos para la Investigación del CONACYT No. 101851 Proyecto PAPIIT-DGAPA IN202609 Proyecto PAPIIT-DGAPA IN206411 Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología Becario No: 333703 Dirección General de Estudios de Posgrado de la UNAM Becario No. 51000192-0 A Dios: por darme las fuerzas necesarias para seguir en pie durante el maravilloso andar de esta vida llena de flores y de espinas... por seguir mandando ángeles a mi camino... A mis padres: por su amor incondicional, por seguir siendo mi modelo a seguir en cuanto a fortaleza y lucha continua... A mis hermanos Víctor, Alma y Octavio: por creer en mí y por llevar en el corazón raíces de una misma tierra... A mi Padi: no hay palabras suficientes... por las fuerzas compartidas, por tu hombro que ha recibido mis lagrimas de felicidad y de tristeza, por creer en mi y porque con base en el amor hemos visto en cada día una oportunidad de seguir siendo felices... A mi hija Yanni: por enseñarme lo grandioso que es ser madre, porque ha traído a mi vida alegría indescriptible y porque su voz de ángel me llena de inmensa felicidad... A mi bebé: que pronto llegara a mi vida como una nueva bendición y que ya es parte de mis motivaciones... Al Dr. Ataúlfo Martínez Torres: porque sus consejos y su apoyo han sido fundamentales en mi desarrollo profesional, y sin lugar a dudas es una persona que admiro y respeto. DEDICATORIAS Mientras el cerebro sea un misterio, el universo continuará siendo un misterio..... Santiago Ramón y Cajal ABREVIATURAS BCIP 5-bromo-4-cloro-3‟-indolfosfato BLBP Proteína de unión a lípidos cerebrales CA Célula amácrina CACA Ácido-cis-amino-crotónico CAMP Ácido-cis-2-amino-metil ciclopropanóico CB Célula bipolar CD24 Molécula de adhesión conocida como cluster de diferenciación 24 CGP27492 Ácido 3-amino-propil-fosfínico CH Célula horizontal CM Capa molecular CPOs Célula progenitora de oligodendrocitos CVO Órgano circunventricular D1 Receptor de dopamina tipo D1 D2 Receptor de dopamina tipo D2 DAPI 4',6-diamidino-2-fenilindol dATP Desoxiadenosin trifosfato dCTP Desoxicitidin trifosfato DEPC Dietil pirocarbonato dGTP Desoxiguanosin trifosfato DIG Digoxigenina DNA Ácido desoxirribonucléico dNTPs Desoxinucleótidos trifosfato dTTP Deoxitimidina trifosfato dUTP Deoxiuridina trifosfato E Embrionario EC50 Concentración media máxima efectiva EDTA Ácido etilendiaminotetraacético FR Fotorreceptor GABA Ácido gamma aminobutiírico GABAA Receptor de ácido gamma aminobutírico tipo A GABAB Receptor de ácido gamma aminobutírico tipo B GABAρ Receptor de ácido gamma aminobutírico tipo rho GFAP Proteína glial ácida fibrilar GFP Proteína verde fluorescente GFP-D1 Proteína verde fluorescente dirigida por el promotor de dopamina D1 GFP-D2 Proteína verde fluorescente dirigida por el promotor de dopamina D2 GLAST Transportador de glutamato y aspartaro IF Inmunofluorescencia LCR Líquido cefaloraquideo MABT Amortiguador de ácido maléico NBT Cloruro de nitroazul de tetrazolio NG Neuro glial NIH Instituto Nacional de Salud NSC Células progenitoras neuronales NTMT Amortiguador que contiene cloruro de sodio, tris, cloruro de magnesio y tween 20 PB Amortiguador de fosfatos PBS Amortiguador de fosfatos salino PBT Amortiguador de fosfatos adicionado con Tween PCR Reacción en cadena de la polimerasa PFA Paraformaldehido pH Potencial de hidrógeno RNA Ácido ribonucleico RT Retrotranscripción SNC Sistema nervioso central SSF Solución salina fisiológica TAE Solución de tris acetato y EDTA TE Amortiguador de tris-EDTA TM Transmembranal TPMPA Ácido 1,2,5,6-tetrahidropiridina-4-metilfosfinico TUB Tubulina UV Ultravioleta ZPVCb Zona periventricular del cerebelo 10Cb Lóbulo X del cerebelo INDICE 1. INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………. 1 2. ANTECEDENTES………………………………………………………………………….... 2 2.1 Ácido γ-aminobutírico y sus receptores……………………………………..…... 2 2.2 Receptores del ácido γ-aminobutírico en el cerebelo………………………..... 4 2.3 El cerebelo y su estructura neuronal…………………………………………..... 5 2.4 La glía en el cerebelo.………………………………………………...………....... 7 2.5 Sistema ventricular y líquido cefaloraquídeo…………………………..............10 3. JUSTIFICACIÓN…….…………………………………………………………..................15 4. HIPÓTESIS…………………………………………………………………………..….......16 5. OBJETIVOS…………………………………………………………………………….…...16 6. MATERIALES Y MÉTODOS……………………………………………………………....17 6.1 Sujetos experimentales…………………………………………………………..17 6.2 RT-PCR…………………………………………………………………………….17 6.2.1 Obtención de material biológico……….……………………………....17 6.2.2 Extracción de RNA total………………………………………………...17 6.2.3 RT-PCR…...……………………………………………………………...18 6.3 Hibridación In-situ……………………………………………………………….....20 6.3.1 Síntesis de sondas marcadas con digoxigenina…....…………….…20 6.3.2 Cuantificación y titulación de las sondas………………………...…...20 6.3.3 Obtención de material biológico………………………………….........22 6.3.4 Pretratamiento……………………………………………………...…....22 6.3.5 Prehibridación e hibridación………………………….…………......….23 6.3.6 Detección inmunológica de la sonda hibridada…….………...………23 6.4 Doble inmunofluorescencia……………………………………………...…........24 6.4.1 Obtención de material biológico…………………………………….….24 6.4.2 Desarrollo de la inmunofluorescencia…………………………………25 6.4.3 Desarrollo de la inmunofluorescencia en ratones transgénicos……26 7. RESULTADOS………………………………………………………………………….....27 7.1 Detección del RNAm de las subunidades del receptor GABAρ en la ZPVCb…………….………………………………….………………………....27 7.2 Distribución del RNAm de la subunidad ρ1 en la ZPVCb ………...………28 7.3 Detección del receptor GABAρ en células dopaminérgicas D1-GFP y D2-GFP………………………………………………………………………….30 7.4 Detección del receptor GABAρ en células GFAP de la ZPVCb …….……34 8. DISCUSIÓN………...………………………………………………………………………36 8.1 Distribución del RNAm de las subunidades ρ1 y ρ2 en la ZPVCb……….36 8.2 Caracteristicas funcionales de la ZPVCb y la posible participación del receptor GABAρ …..…………………………….……………………………..37 8.3 Implicación funcional de la presencia de neurotransmisores en el sistema ventricular…………………………………………………………..…38 8.4 Distribución del receptor GABAρ1 en células inmunoreactivas para GFAP de la ZPVCb y su distribución en ratones D1-GFP y D2…………..40 9. CONCLUSIONES………………………………………..…………………………………42 10. PERSPECTIVAS…….……………………………………….……………………………43 11. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………..…………………...44 12. LISTA DE TABLAS….…………………………………………………………………..…50 13. LISTA DE FIGURAS………………………………………………………………………50 14. ANEXOS……………………………………………………………………………………51 1 “ANÁLISIS DE LA DISTRIBUCIÓN DEL RECEPTOR GABAρ EN LA ZONA PERIVENTRICULAR DEL CEREBELO” 1. INTRODUCCIÓN El Sistema Nervioso Central (SNC) de los vertebrados está formado por neuronas y células gliales que constituyen la materia gris y la materia blanca respectivamente. Por mucho tiempo se pensó que las células gliales tenían la única función de soporte para el establecimiento de redes neuronales, sin embargo actualmente se sabe que son de gran importancia en la fisiología neuronal y que participan en diferentes procesos fisiológicos como: el control de la osmolaridad, la regulación de la concentración extracelular de neurotransmisores, del gradiente iónico y nutrimentos celulares. La comunicación interneuronal se realiza principalmente medianteneurotransmisores excitadores e inhibidores, los cuales actúan en receptores específicos, generando un cambio de potencial en la membrana de las células postsinápticas. Se ha reportado que las células gliales liberan algunos neurotransmisores en respuesta a cambios en el ambiente extracelular y que al igual que las neuronas, presentan receptores específicos para neurotransmisores excitatorios e inhibitorios, sin embargo aún no se sabe cuál es el papel que estos receptores desempeñan y sus mecanismos de activación en este tipo celular. Uno de los neurotransmisores inhibitorios más importantes es el ácido γ- aminobutírico (GABA), cuyos receptores están ampliamente distribuidos en el SNC. En el cerebelo específicamente, se ha reportado la presencia de receptores GABAρ en neuronas de Purkinje y células en canasta, sin embargo en la glía no se ha descrito su distribución ni función. Recientemente en nuestro laboratorio encontramos una población celular en la región periventricular del cerebelo que expresa el receptor GABAρ, por esta razón este proyecto se diseñó para identificar el tipo celular que lo presenta y determinar el tipo de subunidades que lo conforman. 2 2. ANTECEDENTES 2.1 Ácido γ-aminobutírico y sus receptores En el SNC de mamíferos, el ácido γ-aminobutírico (GABA) es uno de los principales neurotransmisores inhibitorios (Gilman, 1996). Se han descrito dos tipos de receptores a GABA, que según sus propiedades farmacológicas y electrofisiológicas se clasifican en dos familias: GABAA y GABAB (Olsen y Sieghart, 2008). El receptor GABAA es ionotrópico y permite el paso de iones Cl-, es bloqueado selectivamente por bicuculina y modulado por esteroides, barbitúricos y benzodiacepinas (Chebib y Johnston, 1999). Por otra parte GABAB es un receptor metabotrópico acoplado a proteínas G que modula canales de Ca2+ y de K+, es activado selectivamente por baclofeno, ácido fosfínico y ácido 3-amino-propil-fosfínico (CGP27492)y bloqueado por faclofen (Bormann, 2000). Ambos tipos de receptores presentan cinéticas de activación diferentes, los GABAA presentan una activación rápida, mientras que los GABAB lenta (Nicoll, 2004). El receptor GABAρ pertenece a la familia GABAA y forma homo o heteropentámeros que pueden contener las subunidades GABAρ1-3. Estos receptores son altamente sensibles a GABA (EC50 ≈1-5µM) y no desensibilizan aun en presencia del agonista (Polenzani et al., 1991). Los principales agonistas del receptor GABAρ son el ácido cis-aminocrotónico (CACA) y el ácido cis-2-aminometil ciclopropano carboxílico (CAMP), es bloqueado por el ácido 1,2,5,6-tetrahidropiridina-4 metilfosfínico (TPMPA) y el ácido 3-aminociclopentil metilfosfínico [(±)-cis-3-ACPMPA]. Hasta la fecha no se conoce la estructura a alta resolución del receptor, sin embargo, como pertenece a la misma familia que el receptor nicotínico (familia de receptores “cys-loop”), (Adamian et al., 2009) se pude predecir que es un pentámero embebido en la membrana plasmática, y que cada subunidad tiene cuatro pases transmembranales (TM1-4) con abundantes residuos hidrofóbicos, con los grupos amino y carboxilo en la región extracelular, y que su segundo pase transmembranal forma la pared del canal iónico (Chebib, 2004). En la actualidad se cuenta con un modelo estructural básico del receptor (Adamian et al., 2009) y en nuestro laboratorio ha sido generada in silico la estructura del receptor homomérico GABAρ1 (Figura 1) (Estrada-Mondragón et al., 2010). 3 Figura 1. Estructura del receptor homomérico GABAρ1. Se muestran a la izquierda una subunidad del receptor en corte longitudinal, y a la derecha el homopentámero desde el lado extracelular de la membrana (Estrada-Mondragón et al., 2010). Diversos estudios han demostrado la expresión de receptores al GABA en diferentes regiones del SNC como: retina, colículo superior, hipocampo, tálamo (Wegelius et al., 1998), médula espinal, bulbo, puente, núcleo caudado, cuerpo calloso y cerebelo (Wegelius et al., 1998, López-Chávez et al., 2005, Rosas-Arellano et al., 2007). El receptor GABAρ se ha descrito principalmente en retina, en donde se sabe que modula la transmisión sináptica de las células bipolares hacia las ganglionares localizadas en la capa plexiforme interna (Sagdullaev et al., 2006; Yang, 2003), aunque también se ha reportado su expresión en la capa plexiforme externa (Enz et al., 1996, Wässle et al., 1998) (Figura 2). TM 2 TM 4 TM1 TM3 9.8 nm TM2TM4 TM1 TM3 4 Figura 2. Capas celulares de la retina. Se pueden apreciar las células GABAérgicas en azul (amácrinas y horizontales), el receptor GABAρ se localiza principalmente en las terminales sinápticas de las células bipolares (recuadro 2). (Modificado de Sagdullaev, 2004). 2.2 Receptores del ácido γ-aminobutírico en el cerebelo El cerebelo es una estructura muy importante en el SNC, una de sus principales funciones es el control de la ejecución de movimientos finos, en esta región se ha reportado la presencia de receptores a GABA, estudios por inmunofluorescencia muestran que el receptor GABAB se encuentra distribuido en la capa molecular, específicamente en árboles dendríticos y espinas de las células de Purkinje, en membranas extrasinápticas de fibras paralelas y en regiones perisinápticas de la membrana plasmática de estas últimas (Lujan y Shigemoto; Yamasaki et al., 2006).En cuanto al receptor GABAρ, ensayos de RT-PCR, inmunohistoquímica y microscopía B astón C ono Segmento externo de los fotorreceptores Epitelio pigmentado Capa nuclear externa Capa nuclear interna Capa plexiforme externa Capa plexiforme interna Capa de células ganglionares Capa de fibras nerviosas Célula Horizontal Célula Bipolar Célula de MülerCélula Amácrina Célula Ganglionar FR CB CG CBCH CA Neurona glutamatérgica Neurona GABAérgica FR Fotoreceptor CH Célula Horizontal CB Célula Bipolar AC Célula Amácrina CG Célula Ganglionar 5 electrónica muestran la presencia de GABAρ1 y ρ2 en somas y árboles dendríticos de las células de Purkinje (Mejía et al., 2007); por otro lado Rozzo et al., (2002) determinaron por hibridación in situ la presencia de GABAρ1 y ρ2 en células de Purkinje y en las células en cesto. Experimentos de electrofisiología comprobaron la presencia de receptores con propiedades farmacológicas de GABAA y GABAρ en células de Purkinje (Harvey et al., 2006). Además, a través de la inyección de RNAm de cerebelo de rata en ovocitos de Xenopus laevis se encontró un componente insensible a bicuculina, que es bloqueado por TPMPA, el antagonista específico de receptores GABAρ (Mejía et al., 2007). Estudios realizados en nuestro laboratorio mostraron que GABAρ1 y ρ2 se encuentran en las células de Purkinje y algunas células de Golgi. Estos análisis revelaron también una población de células inmunoreactivas a GABAρ en la zona periventricular del cerebelo (ZPVCb), que rodea al cuarto ventrículo, la cual juega un papel muy importante en la producción de líquido cerebro raquídeo (LCR)(Skipor y Thiery, 2008). Actualmente se piensa que participa en otras funciones de gran importancia, como el metabolismo hormonal o como sensor de algunos neuropéptidos disueltos en el LCR provenientes del sistema circulatorio (Joly et al., 2007). Los receptores de GABA no habían sido descritos previamente en esta región, es por esto que el propósito de este trabajo es determinar la distribución de este grupo de células que expresan al receptor GABAρ. 2.3 El cerebelo y su estructura neuronal El cerebelo es una estructura de gran importancia en el SNC que procesa información proveniente de diferentes áreas del cerebro como los núcleos vestibulares, bulbares, la oliva inferior, la médula espinal yreceptores sensoriales que coordinan la ejecución temporal precisa del sistema músculo esquelético (Sacchetti et al., 2005). Se encuentra conectado al tallo cerebral por fibras denominadas pedúnculos cerebelosos inferior, medio y superior, uniendo al cerebelo con la médula, puente y mesencéfalo respectivamente. Por abajo del cerebelo se encuentra el cuarto ventrículo que contiene LCR proveniente del tercer ventrículo, el cual viaja hacia el espacio subaracnoideo y hacia el canal central (Sotelo, 2004). 6 El cerebelo consiste de dos capas; una externa de materia gris y otra interna de materia blanca. La primera presenta proyecciones aferentes y eferentes desde la corteza cerebelosa hasta sus núcleos más profundos que tienen contacto con algunos núcleos del tallo cerebral y tálamo. Las células de la capa gris del cerebelo se ubican en tres capas: 1) la molecular, 2) la de neuronas de Purkinje y 3) la granular (Figura 3) (Carpenter et al., 1994). El cerebelo recibe fibras aferentes de la corteza cerebral, de la médula espinal, del núcleo olivar inferior, de núcleos vestibulares y del puente (Sotelo, 2004), como regla general el cerebelo envía señales a las mismas regiones de las que recibe información y con base en sus conexiones se ha dividido en tres módulos: 1) el vestíbulocerebelo que recibe fibras primarias del aparato vestibular en el oído interno y fibras secundarias de núcleos vestibulares, 2) el espinocerebelo recibe fibras aferentes de la médula espinal a través de dos tractos, uno directo que contiene fibras provenientes de la médula espinal y uno indirecto, que también proviene de la médula espinal pero es sinápticamente interrumpido en la oliva inferior y 3) el cerebrocerebelo que recibe fibras provenientes la corteza cerebral, vía el núcleo pontino (Brodal, 2010). Los axones aferentes tienen terminaciones excitatorias en la corteza cerebelosa. Las fibras ingresan al cerebelo a través de los pedúnculos cerebelosos y se denominan fibras trepadoras y musgosas, las cuales tienen terminaciones en las neuronas granulares, las cuales envían sus axones hacia la capa molecular en donde forman fibras paralelas que se orientan a lo largo de las folias y establecen contacto con los axones de las neuronas de Purkinje, estrelladas, en cesto y axones de las neuronas de Golgi tipo I (Brodal, 2010). Las neuronas de Purkinje forman una capa unicelular, sus arborizaciones se extienden hasta la capa molecular en donde recibe señales excitatorias de las fibras paralelas e inhibitorias de las células de Golgi tipo I, en cesto y estrelladas (Sotelo, 2004), además las neuronas en cesto envían axones colaterales descendentes desde la capa molecular y que convergen con el segmento axonal inicial de las neuronas de Purkinje y en mayor proporción contacta células gliales de esta región.Este arreglo forma un denso plexo terminal denominado Pinceau, el cual se ha descrito como una estructura altamente compleja y única desde el punto de vista anatómico (Bobik et al., 2004). 7 Figura 3. Capas celulares del cerebelo. Se puede apreciar los distintos tipos celulares a través de las diferentes capas del cerebelo (Modificado de Carpenter et al., 1994). 2.4 La glía en el cerebelo Las células gliales tienen su origen en las zonas ventriculares (Verkhratsky y Butt, 2008). Para formar la capa del manto cerebeloso la migración celular inicia en la zona ventricular germinal, antes del día embrionario (E) 17, con un máximo en el día E15 en la rata y entre E60 y E80 en humanos. En la rata durante el día E17, la placa cerebelosa está compuesta de las capas germinal ventricular, la intermedia y la germinal externa (Jacobson, 1993). Durante el desarrollo temprano, las células progenitoras neuronales forman la glía radial, la cual está compuesta por células neuroepiteliales que tienen su soma en la zona ventricular y sus procesos se extienden hasta la pía madre (Rakic, 2003). La glía radial presenta algunas características en común con los astrocitos maduros, incluyendo la expresión de transportadores de glutamato y aspartato (GLAST), proteína de unión a lípidos cerebrales (BLBP) y la 8 proteína glial ácida fibrilar (GFAP) (Abbott, 1991). A diferencia de los astrocitos las células que conforman la glía radial funcionan como células progenitoras de neuronas y glía durante el desarrollo (Rakic, 2003). El cerebelo contiene glía radial especializada llamada glía de Bergmann que posee cuerpos bipolares ovoides y procesos elongados que se extienden hacia las paredes ventriculares y hacia la pía en el periodo embrionario y durante el desarrollo comparten el mismo linaje de las células de Purkinje. La glía de Bergmann es el primer tipo celular que se desarrolla a partir de las células progenitoras y durante la etapa embrionaria temprana forma andamios para la migración neuronal, además prevalece aun después del desarrollo, a diferencia de otras regiones cerebrales en las cuales la glía radial desaparece para formar diferentes tipos de astrocitos (Yamada y Watanabe, 2002). Por otra parte se encuentran los astrocitos en vela que rodean a las neuronas granulares (Verkhratsky y Butt, 2008). También existen los tanicitos, que son un tipo de glia ependimal o ependimocitos que se localizan en la ZPVCb, en donde junto con diferentes células ependimales forman la barrera hematoencefálica y forman uniones entre el parénquima neural y el LCR. En términos funcionales, los tanicitos son parte de los órganos circunventriculares (CVO) también llamados órganos neurohemales y que representan una interfase entre el parénquima neural, el compartimento vascular y el LCR (Joly et al., 2007) Los oligodendrocitos son células producidas por las células progenitoras de oligodendrocitos (CPOs) y están encargadas de producir mielina, la cual envuelve a los axones en el SNC (Bradl y Lassmann, 2010). Fueron descritos por primera vez por Del Río Hortega en 1928 y los clasificó en cuatro fenotipos (I-IV). En el cerebelo se ha reportado únicamente la presencia del fenotipo I (Verkhratsky y Butt, 2008). Se ha descrito también un nuevo tipo celular que expresa el proteoglicano sulfato de condroitina y por sus contactos con diversos tipos de neuronas se han considerado un tipo de célula neuro-glial (NG) a la que se le ha denominado glía NG2 ó sinantocitos (del griego synantos= contacto). Estas células expresan marcadores de CPOs, generan oligodendrocitos y se ha propuesto su posible participación en la regulación y plasticidad sináptica (Trotter et al., 2010; Kettenman y Verkhratsky, 2008 y Verkhratsky y Butt, 9 2008). En la Figura 4 se muestra la distribución de los tipos de astrocitos en las capas cerebelosas. Figura 4. Morfología de astrocitos en el cerebelo. Se muestra la distribución de los diferentes tipos de astrocitos a través de las capas cerebelosas, obsérvese en la región periventricular la epéndima que comprende la glía de Bergmann, tanicitos y células ependimales (modificado de Kettenmann y Ransom, 1995). Las células gliales tienen concentraciones de cationes intracelulares similares a otros tipos celulares, por ejemplo el K+ se encuentra a una concentración de 100-140 mM, el Na+ de 10 mM y el Ca2+ de menos de 0.0001 mM. En contraste, en astrocitos y oligodendrocitos el Cl- se encuentra en mayores concentraciones, alcanzando aproximadamente 30-40 mM, a diferencia de otras células en donde la concentración es alrededor de 2.5 mM (Verkhratsky y Butt, 2008). Son escasos los estudios acerca de la distribución de receptores inhibitorios en células gliales. En 1984 se reportó una respuesta a GABA en astrocitos en cultivo obtenidos de los hemisferios cerebrales de ratas en desarrollo postnatal, este estudio demostró por métodos electrofisiológicos que GABA induce una despolarización en dichascélulas (Kettenmann et al., 1984). Estos experimentos descartaron la hipótesis de que dicha despolarización se debía a la salida de K+ intracelular de las neuronas adyacentes como se había sugerido previamente (Hosli et al., 1981a y 1981b). En otros estudios se realizaron caracterizaciones farmacológicas y electrofisiológicas más detalladas que demostraron la presencia de receptores GABAA en oligodendrocitos Pia Capa Granular Externa Capa Molecular Capa Granular Capa de Células de Purkinje Sustancia Blanca Zona ventricular a) Tanicitos b) Astrocito fibroso c) Astrocitos protoplásmicos d) Astrocito en vela e) Glia de Bergmann f y g) Microglia h) Células ependimales Zona Periventricular 10 (Gilbert et al., 1984 y Olsen, 1982). Sin embargo, aún no se sabe con precisión cuales son las subunidades que conforman a estos receptores ni cuál es su papel funcional en estas células. 2.5 Sistema ventricular y líquido cefaloraquídeo La capa ependimaria que reviste al sistema ventricular proviene del ectodermo, el tejido nervioso y vasos sanguíneos que entran y salen a través de esta capa se encuentran rodeados por las meninges aracnoides y la pía, además de estar en contacto con las terminaciones perivasculares de astrocitos. Se ha sugerido que estos espacios permiten el flujo de LCR hacia el cerebelo. El LCR es muy importante en el soporte y amortiguación del SNC contra los traumatismos craneoencefálicos, pero además es fundamental en el mantenimiento de la homeostasis del encéfalo debido a que constituye una vía de eliminación de productos de desecho del metabolismo cerebral y se mantiene en constante recambio, además permite el paso de ciertas sustancias que difunden hacia el encéfalo desde la sangre. No existe barrera de difusión entre el LCR y el encéfalo en el revestimiento ependimario de los ventrículos en donde se encuentra el plexo coroideo que es una estructura que se extiende desde la superficie ventricular hacia el LCR y está formada de una monocapa de epitelio cúbico con pliegues asentada sobre una lámina basal, que cubre una extensa red capilar incluida en un estroma de tejido conectivo (Figura 5A). Las microvellosidades apicales de las células epiteliales están en contacto con el LCR, el epitelio cúbico posee uniones estrechas que forman una barrera para el intercambio pasivo de proteínas y solutos hidrofóbicos. Los capilares del estroma de tejido conectivo poseen fenestraciones endoteliales que permiten el intercambio entre la sangre y el líquido intersticial en el espacio perivascular (Figura 5B) (Joly et al., 2007). Las células de los plexos coroideos regulan la producción y composición del LCR, empleando mecanismos de transporte activo y pasivo; la presión hidrostática en el interior de los capilares favorece el flujo de agua acompañada de proteínas hacia el espacio intersticial, de donde por transporte activo pasa hacia el espacio ventricular empleando ATPasas Na+-K+ que bombean Na+ hacia la superficie ventricular del plexo y 11 LCR externo Hueso del cráneo Duramadre Aracnoides Vesículas sanguíneas Plexo coroideo Producción de LCR LCR interno (ventrículos) Epéndima Tejido neuronalÓrgano circunventricular Piamadre A Espacio perivascular Neurona del órgano circunventricular Axones terminales Capilar fenestrado Glia B K+ en la dirección contraria, además el transporte de Cl- y HCO3- ocurre de forma pasiva(Brodal, 2010). Figura 5. Citoarquitectura en el sistema ventricular. A) Principales interacciones entre el tejido cerebral y el LCR, se observa la epéndima, el plexo coroideo y un órgano circunventricular, nótese la distribución de las vesículas sanguíneas por debajo de una capa de epitelio cúbico en las diferentes estructuras. B) Organización celular alrededor de los capilares que rodean la epéndima, nótese la presencia de axones terminales rodeando los capilares y los procesos de los tancitos (t) desde la región ventricular hasta los capilares y por otra parte la formación de uniones estrechas (por sus siglas en ingles, tj) entre las células de la epéndima, las cuales forman una barrera impermeable (Modificado de Joly et al., 2007). El cuarto ventrículo recibe LCR de los ventrículos laterales y tercero a través del acueducto cerebral o de Silvio y se envía hacia los espacios subaracnoideos que circundan al encéfalo y médula espinal (Figura 6) (Carpenter et al., 1994). En los ventrículos laterales se ha descrito la presencia de poblaciones celulares que poseen marcadores específicos de células progenitoras neuronales como nestina y CD133 y que han sido desplazadas por las células ependimarias hacia la región subventricular en el adulto y extienden sus procesos apicales hacia la región ventricular (Mirzadeh et al., 2008). Se han reportado diferentes descripciones de las células que comprenden la zona periventricular y subventricular, una de ellas realizada por Mirzadeh et al., (2008)que describen a esta región como una capa celular con proyecciones en forma de cilios hacia el lumen ventricular, de las cuales caracterizaron tres tipos de células: a) las B1 que se encuentran en la zona subventricular, que extienden un proceso apical hacia la zona ventricular, que son nestina, GFAP y CD133 positivas, además son CD24 12 y vimentina negativas lo cual sugiere que las células progenitoras neuronales no son parte de la población celular que forman la región periventricular; b) las células E1 que extienden un proceso apical hacia la luz ventricular y c) las células E2 que extienden dos o más procesos. Las células E1 y E2 son CD24 y vimentina positivas y no expresan GFAP, nestina ni CD133, lo cual indica otra población celular diferente que forma parte de la zona periventricular, con origen mesenquimal y que carece de funciones de células progenitoras neuronales. Por otro lado Hermann et al., (2009) reportaron nuevos tipos celulares de NSC en la zona ventricular, las células B, que proliferan lentamente y son de transición rápida, las células C que se renuevan rápidamente y que dan origen a las células A, que son neuroblastos, además describen la presencia de NSC conservadas a través del sistema ventricular y reportan una pérdida de diversidad celular en dirección rostro- caudal. En sus experimentos emplearon diferentes marcadores para evaluar el estado mitótico de las células y concluyen que a pesar de encontrar células con marcadores para NSC a través del sistema ventricular, únicamente se les encuentra en división en los ventrículos laterales. Esta serie de reportes sugieren que el sistema ventricular y la zona periventricular juegan papeles muy importantes en la etapa adulta. No obstante a los diferentes reportes acerca de la citoarquitectura y funcionalidad del sistema ventricular, los estudios que se han reportado del cuarto ventrículo han sido realizados en el piso del mismo que corresponde al puente, en el tallo cerebral (Alvarez-Morujo et al., 1992; Hermann et al. 2009), y poco se sabe del techo del cuarto ventrículo, formado por la zona periventricular del cerebelo. 13 Figura 6. Sistema ventricular. Se muestran cuatro diferentes cortes a través del sistema ventricular de roedor, en A-A los ventrículos laterales, en B-B el tercer ventrículo, en C-C el acueducto cerebral o de Silvio y en D-D el cuarto ventrículo, el cual se comunica con el tercer ventrículo a través del acueducto cerebral, y con el canal central en la médula espinal (modificado de Hermann et al., 2009). Estudios recientes en nuestro laboratorio mostraron por métodos de inmunofluorescencia la expresión de la subunidad GABA ρ2 en la ZPVCb y además se encontró que esta población celular también expresa la proteína GFAP (Rosas-Arellano et al., en proceso), los resultados se muestran en la Figura 7, en donde se presenta un corte sagital del cerebelo,indicando en verde las células inmunoreactivas para GFAP, en rojo para ρ2 y finalmente el empalme en donde se puede observar la colocalización de ambas proteínas. La presencia del receptor GABAρ en esta zona no ha sido reportada, por lo que el presente proyecto se enfocó en determinar su distribución en la ZPVCb. Ventrículos laterales Tercer Ventrículo Acueducto De Silvio Cuarto Ventrículo Cerebelo Puente 14 Figura 7. Expresión de la subunidad ρ2 en la ZPVCb. Se observa un corte sagital de cerebelo de ratón, en verde se presenta la proteína GFAP, en rojo la subunidad ρ2 y finalmente la colocalización de ambas proteínas, principalmente en la epéndima del cerebelo. CPK: células de Purkinje, IV: cuarto ventrículo. (Rosas-Arellano et al., en proceso). 20µm IV Epéndima 50µm50µm GFAP ρ2 15 3. JUSTIFICACIÓN Estudios previos muestran que una población celular no neuronal en el cuarto ventrículo expresa los receptores GABAρ, particularmente en la zona periventricular del cerebelo. Hasta el momento no se sabe cuál es el papel que desempeña este receptor en esta región ni cuáles son los tipos celulares que lo expresan. La presencia de estos receptores en dicha zona podría indicar que las células allí presentes requieren de la participación de receptores a neurotransmisores de actividad inhibitoria rápida para controlar su función. Tal vez este receptor pudiera estar participando como factor trófico o regulando la activación de ciertos grupos celulares, por lo que el determinar en qué tipo celular se expresa GABAρ nos permitiría sugerir su papel en esta área y plantear en el futuro un abordaje experimental que nos permita conocer sus propiedades funcionales. 16 4. HIPÓTESIS La zona periventricular del cerebelo posee células que expresan el receptor GABAρ que colocaliza con marcadores característicos de células gliales. 5. OBJETIVOS 1) Determinar que subunidades del receptor GABAρ se expresan en la región periventricular del cerebelo, utilizando RT-PCR. 2) Definir la distribución del RNAm del receptor GABAρ por hibridación in situ. 3) Evaluar la co-expresión de las subunidades del receptor GABAρ en células que expresan receptores de Dopamina D1 y D2 y con células inmunoreactivas para GFAP, mediante inmunofluorescencia. 17 6. MATERIALES Y MÉTODOS 6.1 Sujetos experimentales Ratones machos adultos de la cepa CD1 para RT-PCR, hibridación in situ y doble inmunofluorescencia, y ratones transgénicos que expresan la proteína GFP bajo el promotor del gen del receptor de Dopamina D1 o el D2 (Doig et al., 2010 y Gong et al., 2003) para inmunofluorescencias con un anticuerpo. Los ratones transgénicos fueron donados por la Dra. Verónica Álvarez del Instituto Nacional de Salud (NIH), en Bethesda, Maryland. El manejo de los animales se realizó de acuerdo al protocolo establecido en el Bioterio del Instituto de Neurobiología de la UNAM, que está basado en normas internacionales y aprobado por el comité de Bioética. La clave de aprobación para el manejo de animales es: INEU/SA/CB/063. 6.2 RT-PCR 6.2.1 Obtención de Material Biológico Los ratones fueron anestesiados con pentobarbital (40mg/Kg) y sacrificados por decapitación. Posteriormente se obtuvieron los cerebros y utilizando un microscopio estereoscópico se disecó el tejido de la ZPVCb, se colocó en un tubo cónico con nitrógeno líquido y se mantuvo a -80 oC hasta su procesamiento (ubicación de la ZPVCb en Anexo 1). 6.2.2 Extracción de RNA total Se utilizó la técnica de extracción fenol/cloroformo (Chomczynski y Sacchi, 1987), que se describe brevemente a continuación: Se preparó una solución denominada “solución D”, la cual contiene lo siguiente: - 250 g de tiocianato de guanidina - 17.6 mL de citrato de sodio 0.75M pH 7.0 - 26.4 g de lauril sarcosinato de sodio al 10% - 293.0 mL deH2O tratada con dietil pirocarbonato (H2O-DEPC) 18 El H2O-DEPC se preparó con dietil pirocarbonato al 0.001% en H2O desionizada, se mantuvo en oscuridad A 37 oC por 16h para inactivar las RNAsas y se llevó al autoclave por 15 min a 121 oC para inactivar el DEPC. El tejido se homogenizó utilizando una pastilla de plástico y un volumen de solución D. Al homogenizado se le adicionó 500 μl de fenol y 500 μl de una mezcla de cloroformo: alcohol isoamílico (49:1), se mezcló un par de veces por inversión y se mantuvo en hielo 15 minutos. Posteriormente el homogenizado se centrifugó a 10,000 xg, por 20 min a 4oC en una microcetrífuga refrigerada Heraeus® (Biofuge fresco) se colectó la fase acuosa y se le adicionó un volumen de isopropanol frío, se mantuvo durante una hora -20oC. Se realizó una segunda centrifugación a 10,000 xg por 30 min 4oC, se desechó el sobrenadante y a la pastilla se le adicionó 150 μL de solución D con β-mercaptoetanol y 150 μl de isopropanol, la mezcla se mantuvo en reposo a -20oC por una hora. Se centrifugó a máxima velocidad por 10 min a 4oC, se decantó el sobrenadante y la pastilla se resuspendió en 500 µl de etanol al 75%, se centrifugó nuevamente, se decantó el sobrenadante, se dejó secar la pastilla a temperatura ambiente y finalmente se resuspendió en 50 µL de H2O-DEPC y se mantuvo a -80oC. 6.2.3 RT-PCR Para la retrotranscripción (RT) se emplearon 5 µL de RNA total (0.5µg), 1 µL de poliA*oligo(dT)12-18, 1 µL de una mezcla de nucleótidos trifosfato (dNTPs: dATP, dCTP, dGTP ydTTP, 10 mM cada uno), y 6 µL de H2O-DEPC, lo cual se mezcló en un tubo eppendorf y se incubó a 65oC por 5 minutos en el termociclador Techne® (FTGENE2D), se transfirió el tubo eppendorf a un baño de hielo 5 min y se adicionó 1 µL de la enzima Transcriptasa Reversa (Super Script II, Reverse Transcriptase, Invitrogen), 4 µL de buffer 5X (Tris-HCl, 250 mM, pH 8.3; KCl ,375 mM y MgCl2, 15 mM) y 2 µL de DTT, 0.1 M. Posteriormente, el tubo se llevó al termociclador programado con las siguientes condiciones: 42oC por 50 min, 70oC por 15 min, 10oC por 5 min y un ciclo de terminación de 4oC. Para la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se emplearon los oligonucleótidos que se muestran en la Tabla 1 los cuales amplifican las regiones que codifican para las subunidades ρ1-3 y tubulina, este último como control positivo. 19 Tabla 1 Secuencias de oligonucleótidos. Se muestran los oligonucleótidos específicos para amplificar las regiones que codifican para las subunidades ρ1-3 y tubulina. Oligonucleótido SECUENCIAS DE LOS Tm (ºC) No. de identidad INICIADORES del gen. ρ1S 5'-CGAGGAGCACACGACGATGC C-3' 76.69ºC ρ1A 5'-CTGCACATCCACGCCCACAG G-3' 76.69ºC NM_008075 _____________________________________________________________________ ρ2S 5'-CCTGATGGCTCTCGTGGAGA G-3' 74.78ºC ρ2A 5'-CCAAAGGCTGGCCTCATGGT G-3' 74.78ºC NM_008076 _____________________________________________________________________ ρ3S 5'-CCTCACCACAGTGGAGGAGTG-3' 73.96ºC ρ3A 5'-CTGCACAGGGGCTTCCTGTG-3' 74.40ºC NM_001081190 TubulinaS 5'-GCCTCCCACTGTGGTACCCG-3' 76.45ºC TubulinaA 5'-CCCTCCTCCATGCCCTCACC-3' 76.45ºC NM_011653 S: Sentido; A: Antisentido. Para la PCR se mezcló en un tubo el DNAc (1 µL) con 2.5 µL de buffer 10X (Tris- HCl 200 mM pH 8.0 y KCl 500 mM), 0.75 µL de MgCl2 50mM, 0.5 µL de dNTPs 2.5 mM, 2µL del oligonucleótido sentido (10 µM) y 2 µL del antisentido (10 µM), se agregó 1 µL de enzima Taq polimerasa (5 U/µL) y H2O ultrapura (c.b.p. 25 µL). La mezcla se llevó al termociclador programado con las siguientes condiciones:El producto de RT-PCR se reveló por electroforesis, para ello se preparó agarosa (2%) en una solución de tris acetato y EDTA, denominada TAE 1X (TAE 50X: 242g de tris, 57.1 mL de ácido acético glacial, 100mL EDTA 0.5 M, pH 8.0 y H2O desionizada cbp 1000mL, ajustada a pH 8.5) y se colocó en un molde de acrílico horizontal, se colocaron 3 µL del marcador de peso molecular de 1000 pb (Invitrogen®) y 3 µL de 94ºC 1 min 1 94ºC 30 seg 30 65ºC 30 seg 30 72ºC 30 seg 30 72ºC 5 min 1 4ºC 5 min 20 buffer de carga con 5 µL del producto de PCR, distribuidos en los diferentes carriles del gel.Por último el gel se observó bajo luz UV en el transiluminador Bio-Imaging System® (modelo MiniBisPro) para identificar las bandas. 6.3 HibridaciónIn-situ 6.3.1 Síntesis de sondas marcadas con digoxigenina La digoxigenina (DIG) es una molécula de estructura esteroidea extraída de flores y hojas de laplanta Digitalis purpureay es utilizada para marcar sondas de DNA y RNA para su posterior detección inmunológica, empleando como vehículo un nucleótido trifosfato (dUTP ó UTP). Los fragmentos del cDNA de la subunidad ρ1 del recepor GABAρ se encontraban clonadas en el vector pGEM-T Easy® (Promega), el cual fue linearizado empleando la enzima de restricción SalI, y posteriormente se realizó la transcripción in vitro empleando la enzima RNA polimerasa de T7. Se removió el plásmido con DNAsa (2µg/µL) por 15 min a 37 oC, se verificó la digestión por medio de electroforesis en gel de agarosa al 0.7%. Las sondas se purificaron empleando columnas cromatográficas de afinidad (Roche® 11814427001) y nuevamente se verificó el producto por medio de electroforesis (Anexo 3). 6.3.2 Cuantificación y titulación de las sondas La cuantificación y titulación de las sondas es de gran importancia, puesto que el obtener grandes cantidades de transcrito no asegura que los nucleótidos acoplados con digoxigenina se hayan insertado en la sonda. La cuantificación de las sondas se realizó en el espectrofotómetro Nano-drop 1000® (Thermo Scientific) y para su titulación se procedió de la siguiente forma: Soluciones para la titulación de las sondas Solución de ácido maléico pH 7.5 Pesar 1.16 g de ácido maléico y 0.8766g NaCl en 100 mL de agua desionizada para obtener concentraciones de 0.1M y 0.15M respectivamente. Ajustar el pH a 7.5. 21 Solución de lavado Agregar 300 µL de Tween 20 a 100 mL de solución de ácido maléico. Solución de bloqueo Agregar 10 µL de suero de cabra a 100 µL de solución de ácido maléico. Solución con anticuerpo [1: 3000] Agregar 1µL de anticuerpo Anti digoxigenina AP (Roche®) en 3 mL de solución de bloqueo. Titulación de las sondas Se realizaron diluciones de las sondas en una solución que contiene: solución salina de citratos (SSC) 20X pH 7.2, Formaldehido 37 % y agua en proporciones 3:2:5, respectivamente. En la Figura 8 se esquematizan dichas diluciones. Figura 8. Esquema de diluciones empleadas para la titulación de las sondas. Se esquematizan las diluciones de las sondas que se prepararon con el fin de determinar la concentración necesaria para obtener señal. Se colocaron gotas de 1 µL de las diluciones en una membrana de nylon cargada positivamente (Hybond-NT, Amersham Pharmacia Biotech®) para la sonda sentido y otra para la antisentido, se colocaron en cajas Petri estériles y se humedecieron con solución de lavado para colocarlas bajo luz UV por 10 min para realizar el entrecruzamiento de la sonda con el nylon. Se incubó en solución de bloqueo por 30 min a temperatura ambiente y posteriormente con la solución que contiene el anticuerpo que reconoce digoxigenina [1 ng/µL] [100 pg/µL] [10 pg/µL] [1 pg/µL] [0.1 pg/µL] [0.01 pg/µL] 5µL 5µL 5µL 5µL 5µL 45µL 45µL 45µL 45µL 45µL 22 por 3 h a temperatura ambiente. Se realizaron 2 lavados de 2 min cada uno y se incubó con buffer de detección por 2 min. Finalmente se incubó con una mezcla comercial de cloruro de nitroazul de tetrazolio y 5-bromo-4-cloro-3‟-indolfosfato(NBT/BCIP, BM Purple Roche®) como sustrato cromogénico, hasta observar marca suficiente de la sonda y en ese momento se detuvo la reacción con una solución amortiguadota de tris-EDTA (buffer TE: tris 100mM, EDTA 50mM, pH 8.0). La concentración óptima a emplear se determinó evaluando la última dilución que produjo señal detectable (Anexo 4). 6.3.3 Obtención de material biológico Los ratones fueron anestesiados con Pentobarbital (30mg/Kg), posteriormente se realizó perfusión intracardiaca, primero con una solución salina fisiológica (SSF: NaCl 0.9%) durante 30 seg y posteriormente con 150 mL de una solución que se preparó disolviendo paraformaldehído al 4 % en solución de fosfatos PBS (PBS 10X: Na2HPO4 77mM, NaH2PO4*H2O 23mM y NaCl 0.3M, pH 7.4) y ajustado a un a un pH de 7.0; lo cual se realizó por 30 min o hasta que el ratón presentara rigidez corporal. Todo el material empleado, es estéril y libre de RNAsas y todas las soluciones se prepararon con H2O-DEPC para prevenir contaminación con RNAsas (ver preparación en el punto 6.2.2). Se extrajeron los cerebros y se sometieron a concentraciones crecientes de sacarosa (10, 20 y 30% en PBS 1X) para crioproteger el tejido, realizando el cambio de solución hasta que el cerebro se depositara en el fondo del vial y manteniendo a 4 oC. Se embebieron en medio para congelación (Tissue-Tek O.C.T. marca Sakura®) y se llevaron a -80 oC. Se realizaron cortes coronales de 40μm en el criostato Leica® (CM3050S) a -25 oC y se colocaron en porta objetos, manteniéndolos siempre dentro del criostato y se almacenaron a -80 oC hasta su procesamiento. En el Anexo 2 se muestran las coordenadas de los cortes obtenidos. Se empleó retina de ratón como control positivo para la subunidad ρ1. 6.3.4 Pretratamiento Previo a la hibridación los tejidos se lavaron con solución de PFA 4% pH 7.0 con DEPC 0.1 % activo (no inactivado por autoclaveado) por 10 min y dos veces (10 min cada uno) con solución de PBT (PBS1X, Tween 20, 0.1%). 23 6.3.5 Prehibridación e hibridación Los tejidos se incubaron a 60oC por 60 min con la solución de prehibridación, la cual se describe en la Tabla 2. Tabla 2. Preparación de la solución de prehibridación. Se presentan los reactivos necesarios, la concentración de cada uno de ellos, la concentración final requerida y el volumen necesario para preparar 50 mL. Reactivos Concentración de reactivos Concentración final Vol. para 50 mL Formamida 100 % 50 % 25 mL SSC pH 4.5 20 % 5X 12.5 mL Heparina 50mg/mL 5 µg/mL 50 µL Tween 20 10 % 0.1 % 500 µl RNA de levadura 20 mg/mL 50 µg/mL 125 µL DNA de esperma de salmón 10 mg/mL 50 µg/mL 250 µL H2O-DEPC c.b.p. 100 % --- 11.58 mL Para la hibridación las muestras se incubaron con la solución descrita para la prehibridación pero con 1 ng/µL de la sonda y posteriormente se incubaron durante 48 h a 60oC en cámara húmeda (preparada con formamida 50% y SSC 5x en H2O-DEPC) y en agitación ligera. 6.3.6 Detección inmunológica de la sonda hibridada Los tejidos se lavaron dos veces de 20 min con solución amortiguadora de ácido maléico, denominadaMABT (ácido maléico 0.1 M, pH 7.5, NaCl 150 mM y Tween 20, 0.1%), se reemplazó la solución por otra de MABT con suero de cabra al 15% y el anticuerpo conjugado con fosfatasa alcalina (1:3000) y se incubó por 12 horas a 4oC. Después de la incubación, se realizaron 5 lavados de 15 min cada uno con MABT y después con el buffer de detección denominado NTMT (NaCl 0.1 M, Tris 0.2 M, MgCl2 0.05 M y Tween 20 0.1 %, pH 9.5) por 5 min y finalmente con el sustrato NBT/BCIP (BM-Purple, Roche®) por 2h o hasta que se apreció señal al observar al microscopio de campo claro. La reacción se detuvo con el buffer de paro descrito en la técnica de titulación de lasonda (apartado 6.3.2); las preparaciones se cubrieron con resina a 24 base de agua (Fluoromount G, Southern Biotech®) y un cubreobjetos para analizar al microscopio de campo claro. 6.4 Doble inmunofluorescencia 6.4.1 Obtención de material biológico Los ratones fueron perfundidos como se describe en el punto 6.3.4, pero empleando agua destilada y desionizada. Una vez perfundidos, los ratones fueron decapitados, se extrajo el cerebelo y se colocó en solución de formaldehido al 4% (preparación en el punto 6.3.4) a 4oC por 5 h aproximadamente, posteriormente el tejido se expuso a concentraciones crecientes de sacarosa (10, 20 y 30% en PBS 1X) con el fin de crioproteger, realizando el cambio de concentración hasta que el cerebro se depositara en el fondo del vial. Para exponer la ZPVCb se seccionó como se muestra en la Figura 9 y posteriormente se realizaron cortes de 200 µm en vibratomo (OTS-5000) para obtener cortes en el plano horizontal. Solo se colectaron los cortes de la zona periventricular del cerebelo. Estos tejidos se mantuvieron en PBS 1X. 25 Figura 9. Cortes realizados en el cerebro de ratón para exponer la ZPVCb. En los paneles a-l se muestran los diferentes cortes realizados para obtener rebanadas de la ZPVCb, de cada cerebro se obtuvieron dos rebanadas. La citoarquitectura del tejido se verificó mediante una tinción con azul de toluidina (azul de toluidina, 1%; borato de sodio, 2%). Para esto los cortes se colocaron en un portaobjetos y se lavaron con PBS 1X, se cubrieron con la solución de azul de toluidina y se lavaron inmediatamente con agua desionizada, posteriormente se deshidrató la preparación con etanol 96% por 2 min, y etanol absoluto por 3 min. Finalmente se lavó con xilol y se montó con resina (Entellan, Merck®) y un cubreobjetos. Las preparaciones se observaron en un microscopio de campo claro (Anexo 6). 6.4.2 Desarrollo de la inmunofluorescencia Se realizó doble inmunofluorescencia por la técnica descrita por Rosas-Arellano et al., (2007) pero en este caso se realizó por flotación de tejido utilizando viales de vidrio. La lista de anticuerpos se muestra en la Tabla 3. Para la detección inmunológica con los anticuerpos primarios, los cortes se lavaron dos veces con solución de PBS-Tween 20 (PBS 1X, Tween 20, 0.5%) y se a b c d e f g h i j k l 26 incubaron con solución de bloqueo (suero de burro 2.0%, albúmina bovina, 0.1%, Tween 20, 0.05% y Tritón X-100, 0.1% en PBS 1X) por 30 min. Posteriormente los cortes se incubaron con el anticuerpo primario 1:200 disuelto en PBS con Tween, 0.1%. Los controles se incubaron con la solución sin anticuerpo. Una vez incubado con el anticuerpo primario, los tejidos incluyendo el control, se lavaron tres veces y se expusieron al anticuerpo secundario correspondiente (Ver Tabla 3) a una dilución de 1:200 en PBS con Tween 20, 0.1% por 24 h en oscuridad y ligera agitación a 4oC. Para la doble inmunofluorescencia se repitió la metodología pero se empleó un anticuerpo secundario diferente. Para realizar contratinción nuclear los tejidos se lavaron dos veces con solución de PBS1X, Tween 20 0.1 % y se incubaron con una solución de 4,6-diamino-2-fenilidona (DAPI) 1:100 en PBS 1X por 20 minutos. Se deshidrató el tejido con etanol 96% y posteriormente con etanol absoluto, se montaron en un portaobjetos y se observó en el microscopio confocal ZEISS® (LSM 510 META). Tabla 3. Descripción de los anticuerpos empleados para la inmunofluorescencia. Se presentan los anticuerpos primarios y secundarios empleados, así como la especie en la que fueron generados y los datos comerciales. Anticuerpo Descripción Casa Comercial No de Catálogo GABAARρ1 (N-19) IgG, generado en cabra Santa Cruz sc-21336 GFAP (N-18) IgG, generado en cabra Santa Cruz sc-6171 Alexa Fluor 488 IgG generado en burro, anti cabra Invitrogen A11055 Alexa Fluor 594 IgG generado en burro, anti cabra Invitrogen A11058 6.4.3 Desarrollo de la inmunofluorescencia en ratones transgénicos. Se emplearon ratones tanto GFP-D1 como GFP-D2, se procedió como se describe en el punto 6.4.1, se obtuvieron cortes coronales de 40µm aproximadamente a -2.44mm de la línea interaural y se colectaron en portaobjetos, la técnica de inmunofluorescencia se desarrolló como se describe en el punto 6.4.2, empleando el anticuerpo primario GABAARρ1 (N-19) y el secundario Alexa Fluor 594, ambos indicados en la Tabla 3 y finalmente los núcleosse contratiñeron con DAPIy se montaron las muestras con Vecta shield® para observar finalmente en el microscopio confocal ZEISS (LSM 510 META). 27 7. RESULTADOS 7.1 Detección del RNAm de las subunidades del receptor GABAρ en la ZPVCb Para el desarrollo de la RT-PCR se emplearon series de diez ratones para cada extracción de RNA total de la ZPVCb y de retina, se realizaron cinco extracciones y cinco PCRs para cada subunidad. Los resultados se muestran en la Figura 10. En 10A se presenta el gel de agarosa en el que se observa el RNA de la ZPVCb y de la retina de ratón como control positivo. En 10B se presenta la amplificación del RNAm de las subunidades ρ1 y ρ2 para la región de interés, en el caso de ρ2 se observa una banda muy tenue, mientras que la subunidad ρ3 no se observa. Se presenta como control positivo retina, la cual expresa las tres subunidades ρ. Se empleó tubulina (TUB) como control positivo interno. Estos resultados sugieren que la subunidad GABAρ1 se expresa con mayor abundancia en la ZPVCb, por los que los siguientes experimentos se enfocaron en esta subunidad. Figura 10. RT-PCR de las subunidades ρ1-3. En A se muestra el RNA de retina y de la ZPVCb, en B los resultados de la PCR para las tres subunidades GABAρ y tubulina, esta última como control interno positivo. Se observa la presencia del RNAm de las subunidades ρ1 y ρ2 del receptor GABAρ. El RNA se obtuvo de 5 extracciones independientes utilizando 10 ratones en cada una. Se realizaron 5 reacciones de PCR y se encontraron resultados consistentes en cada una. A) ρ1 ρ2 ρ3 TUBρ1 (-) ρ2 (-) ρ3 (-) TUB (-) M 200 PB 200 PB Retina ZPVCb B) R et in a ZP V C b 25s 18s 5s RNA total 28 7.2 Distribución del RNAm de la subunidad ρ1 en la ZPVCb Para la hibridación in situ se emplearon cortes de cerebros de tres ratones para cada experimento y se repitió tres veces empleando dos tipos de controles negativos, unos sin sonda y otros empleando la sonda sentido (Anexo 5). En la Figura 11 se muestran los resultados para la sonda antisentido, en el panel 11Ase presenta un corte coronal en el que se indica con una flecha azul laZPVCb, que involucra todo el techo del cuarto ventrículo (IV), en 11B se muestra un esquema que permite ubicar la zona del cerebro empleada. En 11A se indica en cuadrados punteados las zonas cuya ampliación se muestra en los paneles 11C y 11D. En 11Cse revela claramente el RNAm de ρ1en la ZPVCb (flecha roja) y es evidente la presencia de señal en las neuronas de Purkinje (CP, flecha negra) como control positivo. Es interesante hacer notar que los plexos coroideos muestran señal intensa (flecha blanca). Asimismo en 11D, panel que corresponde a la región más lateral cercana a los núcleos medial y vestíbulocerebelosos, también se observa señal intensa. Para determinar la especificidad de las sondas se utilizaron cortes de retina como controles (debido a que en ésta se expresa constitutivamente la subunidad ρ1); con la sonda antisentido como control positivo y como controles negativos una serie sin sonda y otra con sonda sentido. Además de ello como controles negativos adicionales se emplearon series de cortes coronales (obtenidos de las mismas coordenadas a evaluar) y se procesaron a la par empleando en una serie la sonda sentido en otra serie omitiendo lasonda. Los resultados se muestran en el Anexo 5. 29 Figura 11. Detección del RNAm de la subunidad ρ1. Se presentan los resultados de hibridación in situ, en B se muestran las coordenadas empleadas para realizar los cortes, en donde se aprecia el lóbulo X del cerebelo (X) y el puente que forman el cuarto ventrículo, en A se observa un corte coronal y los recuadros punteados en rojo se amplían en los paneles C y D. En C se presenta la región más medial, se indicacon una flecha roja la señal del RNAm de la subunidad ρ1 en la ZPVCb y con una flecha negra la capa de neuronas de Purkinje, como control positivo; un hallazgo interesante es la presencia de señal en los plexos coroideos (flecha blanca). En D se presenta la zona más lateral, la cual se encuentra cercana a los núcleos mediales y vestíbulo cerebeloso y en la cual también se aprecia señal hacia la ZPVCb (flecha roja). IV: cuarto ventrículo, ZPVCb: zona periventricular del cerebelo, CG: capa granular, CP: capa de neuronas de Purkinje, CM: capa molecular. n=3. A B 250 µm Cerebelo Puente IV ZPVCb Plexos coroideos 50 µm CP CG CM 50 µm C D ZPVCb ZPVCb X Puente 30 7.3 Detección del receptor GABAρ en células dopaminérgicas D1-GFP y D2-GFP Para esta sección experimental se realizaron tres series de cortes y para cada serie se emplearon los cerebros de dos ratones de cada línea (D1-GFP y D2-GFP) la inmunofluorescencia se realizó para cada serie. Inicialmente se evaluó que la citoarquitectura del cerebelo y de la ZPVCb se preservara durante los tratamientos de perfusión, fijación etc. Estos resultados se muestran en el Anexo 6. Las coordenadas de los cortes coronales se muestran en el Anexo 2, en donde se indica la zona de interés, específicamente en el lóbulo X de la ZPVCb. En la Figura 12 se presentan los resultados para detectar por inmunofluorescencia la subunidad ρ1 en ratones D1-GFP. Con el canal verde se presentan las células que expresan el receptor D1 de dopamina, el cual se sabe que se encuentra en la glía de Bergmann, en rojo la subunidad GABAρ1, en azul los núcleos contrateñidos con DAPI y finalmente el empalme de los tres canales. Se pueden apreciar las diferentes capas del cerebelo, la granular (CG), la de neuronas de Purkinje (CP), la molecular (CM) y la zona periventricular del cerebelo (ZPVCb) que está en contacto con el cuarto ventrículo (IV) en donde se puede observar el plexo coroideo (PC).Se pueden apreciar células dopaminérgicas D1 en la ZPVCb,(flechas) y asimismo la expresión de la subunidad ρ1 (cabezas de flechas blancas), es importante hacer notar que la distribución de esta subunidad no es uniforme a través de la ZPVCb y que además se aprecia una polarización en su distribución, observándose más señal hacia la luz ventricular. Dos hallazgos muy interesantes en los plexos coroideos son la presencia del receptor GABAρ (cabezas de flecha amarillas) y el segundo, la expresión del receptor D1. 31 Figura 12. Detección del receptor GABAρ1 en ratones transgénicos D1-GFP. En verde células que expresan el receptor D1 de dopamina, en rojo la subunidad GABAρ1, en azul los núcleos contrateñidos con DAPI y el empalme de los tres canales. Se puede apreciar claramente la expresión de la subunidad ρ1 indicada con cabezas de flechas blancas hacia la luz ventricular, el receptor D1 de Dopamina también está presente en ésta zona (flechas) y se puede apreciar la presencia de GABAρ1 en los plexos coroideos, indicado con cabezas de flecha amarillas. CG: capa granular; CP: capa de células de Purkinje; CM: capa molecular, ZPVCb: zona periventricular del cerebelo; IV: cuarto ventrículo; PC: plexo coroideo. n=3). 32 En la Figura 13 se presentan los resultados obtenidos para detectar por inmunofluorescencia la subunidad GABAρ1 en ratones D2-GFP. Con el canal verde se presentan las células que expresan el receptor D2 de dopamina, el cual también es expresado en células de Purkinje, en rojo la subunidad GABAρ1, en azul los núcleos contrateñidos con DAPI y finalmente el empalme de los tres canales. Se pueden apreciar las diferentes capas del cerebelo al igual que en la Figura 12 y la presencia de células GFP positivas que expresan el receptor D2 en la ZPVCb lo cual se señala con flechas. A diferencia del receptor D1 se distingue su presencia en la estructura de la lámina basal de las células ependimales, y asimismo la expresión de la subunidad ρ1 (cabezas de flechas), al igual que en la Figura 12 se puede notar la distribución de esta subunidad hacia la luz ventricular. 33 Figura 13. Detección del receptor GABAρ1 en ratones transgénicos D2-GFP. En verde las células que expresan el receptor D2 de dopamina, en rojo la subunidad GABAρ1, en azul los núcleos contrateñidos con DAPI y el empalme de los tres canales. Se puede apreciar la expresión de GABAρ1 indicado con cabezas de flechas hacia la luz ventricular, el receptor D2 también está presente en ésta zona (flechas). CG: capa granular; CP: capa de células de Purkinje; CM: capa molecular, ZPVCb: zona periventricular del cerebelo; IV: cuarto ventrículo. n=3. 20µm20µm 20µm20µm ρ1D2-GFP DAPI EMPALME EMPALME CP CM CG ZPVCb IV 34 7.4 Detección del receptor GABAρ en células GFAP de la ZPVCb Para la doble inmunofluorescencia se utilizaron cortes con disposición de libro abierto, se realizaron 5 series, para cada una se emplearon de 5-7 ratones, la n fué mayor que para los cortes sagitales debido a la poca cantidad de tejido que se obtiene con este tipo de cortes. La inmunofluorescencia se realizó por cada serie. En la Figura 14 se muestran los resultados para detectar al receptorGABAρ1 y GFAP, que es un marcador de glía y que también es expresado por las células ependimales. Se muestra en el canal rojo el receptor GABAρ1, en verde GFAP, en azul los núcleos contrateñidos con DAPI y finalmente el empalme de señales. Se puede apreciar la distribución del receptor GABAρ1 en diferentes estructuras (algunas de ellas se señalan con cabezas de flecha), principalmente en estructuras parecidas a cilios. En el canal verde se puede apreciar que todas las estructuras son inmunoreactivas para GFAP y en el empalme se aprecia que en algunas zonas hay colocalización del receptor con estructuras GFAP positivas (flechas). 35 Figura 14. Detección del receptor GABAρ1 en células GFAP de la ZPVCb. Se muestra en el canal rojo GABAρ1, en verde GFAP, en azul los núcleos y finalmente el empalme de señales. Se presenta un corte en disposición de libro abierto en donde se aprecia la presencia de abundantes cilios GFAP positivos, con cabezas de flecha se indican algunas de las estructuras que expresan el receptorGABAρ1 y con flechas se señalan regiones en las que se observa colocalización del receptor con GFAP. n=5. ρ1 GFAP DAPI EMPALME 36 8. DISCUSIÓN Los resultados presentados en esta tesis se discutirán a través de los siguientes puntos: a) la presencia del RNAm de las subunidades GABAρ1 y ρ2 en la zona periventricular del cerebelo y la distribución heterogénea del RNAm de la subunidad GABAρ1; b) las características funcionales de la ZPVCb y la posible participación del receptor GABAρ, c) la implicación funcional de la presencia de neurotransmisores en el sistema ventricular y d) la expresión heterogénea de la subunidad GABAρ1 en células GFAP positivas. Los resultados obtenidos en el presente trabajo amplían el conocimiento de la distribución de los receptores a GABA, uno de los neurotransmisores inhibitorios más importantes en el SNC. Se reporta la presencia del receptor GABAρ en la ZPVCb, una región de granimportancia durante el desarrollo por su participación en la neurogénesis. 8.1 Distribución del RNAm de las subunidades ρ1 y ρ2 en la ZPVCb Los resultados del presente trabajo indican la presencia de los RNAm de GABAρ1 y ρ2 en la ZPVCb. Nuestro estudio se centró en la determinación de la expresión de GABAρ únicamente en la ZPVCb debido a que antecedentes en nuestro laboratorio indicaban la posibilidad de la expresión de este receptor en esta región, por tanto se seccionó cuidadosamente la ZPVCb, que incluye únicamente unas cuantas capas de células ependimales, por lo que la cantidad de material biológico aislado fue muy limitado, pero esta estrategia nos permitió localizar con precisión la presencia de este receptor en dicha estructura. Los resultados de RT-PCR muestran que la subunidad GABAρ1 es más abundante. Serán requeridos ensayos cuantitativos, tal como RT-PCR cuantitativo; sin embargo debido a que en repetidas ocasiones el transcrito para GABAρ2 fue detectado con muy baja eficiencia, el resto del proyecto se enfocó en la subunidad GABAρ1. En un estudio previo (Mejia et al., 2008) se determinó por RT-PCR con material aislado del cerebelo en varios estados del desarrollo postnatal, que la abundancia relativa de las subunidades GABAρ es GABAρ3>GABAρ1>GABAρ2; sin embargo en relación con la tubulina, la expresión de cada subunidad del receptor es muy baja. 37 Estas observaciones coinciden con nuestros resultados en dos puntos: 1) la expresión de GABAρ1 es mayor que GABAρ2y 2) la abundancia del receptor es baja en comparación con un gen que se expresa constitutivamente, tal y como la tubulina. En contraste, nuestros ensayos no coinciden con la expresión de GABAρ3, muy posiblemente a que esta subunidad se ubica únicamente en el componente neuronal del cerebelo (Mejía et al., 2008). La distribución de GABAρ1 es heterogénea a través de la ZPVCb, mostrando mayor expresión en la región más central del lóbulo X del cerebelo y en la zona más lateral, en donde se encuentran los núcleos cerebelosos medial y vestíbulo cerebeloso (Voogd et al., 1996 y Paxinos, 2004); dicha distribución nos podría sugerir que participa en funciones específicas de estas estructuras, pero para apoyar esta hipótesis será necesario el diseño de experimentos que primero nos permitan conocer con precisión en que subtipo celular se encuentra el receptor y con ello evaluar el aspecto funcional en esta zona. 8.2 Características funcionales de la ZPVCb y la posible participación del receptor GABAρ. En la zona periventricular encontramos por RT-PCR e hibridación in situ la presencia del RNAm de subunidades del receptor GABAρ, la segunda técnica nos permitió distinguir la distribución del mismo y encontramos la expresión en dos tipos de estructuras diferentes en la ZPVCb, la primera y más central correspondiente al lóbulo X del cerebelo (10Cb) y las zonas más laterales, que corresponden a los núcleos cerebelosos medial (o fastigial) y vestíbulo cerebeloso (ambos referidos como NCb). Para discutir este punto es importante mencionar que gran parte de la literatura describe a la corteza cerebelosa como una estructura homogénea a través de las folias y aunque parece serlo, se ha descrito también que presenta arreglos parasagitales y transversales muy peculiares, una de las descripciones neuroanatómicas la realizaron Ozol et al., (1999) quienes empleando marcadores como Zebrina II y calbindina clasificaron los lóbulos I-V en una zona anterior, VI-VII en una zona central, VIII-IX en una zona posterior y al lóbulo X en zona nodular. En cuanto a los núcleos cerebelosos, ha sido difícil establecer los bordes entre ellos, puesto que además presentan una gran 38 variedad de morfologías celulares, sin embargo se sabe que el núcleo medial se encuentra separado de otros núcleos por fibras mielinizadas (Paxinos, 2004). Las zonas periventriculares estudiadas en el presente trabajo tienen implicaciones funcionales muy importantes, 10Cb recibe aferencias de fibras trepadoras desde nervios vestibulares, vestíbulocerebelosos y subnúcleos olivares opticinéticos, en cuanto a sus eferencias aún no hay evidencias claras; el núcleo vestíbulocerebeloso recibe aferencias de núcleos vestibulares y proyecta hacia los lóbulos I, II, IX y X; además envía proyecciones hacia núcleos vestibulares; finalmente el núcleo medial recibe aferencias de células de Purkinje del vermis y envía proyecciones hacia los núcleos vestibular y parasolitario, formación reticular bulbar, médula espinal y finalmente hacia el tálamo, a los núcleos parafascicular, ventromedial y ventrolateral (Voogd et al., 1996). Las proyecciones de estas estructuras hacia la zona periventricular aún se desconocen, sin embargo por su ubicación anatómica se podría plantear una hipótesis acerca de las funciones en las que se encuentran involucradas las células que allí se encuentran, aunque aún es necesario conocer la presencia de proyecciones neuronales y/o gliales desde las folias cerebelosas hacia la luz ventricular, y específicamente hacia la zona periventricular del lóbulo X. Con la información que se cuenta (Carpenter et al., 1994; Ozol et al., 1999 y Voogd et al., 1996) se puede hacer notar que el lóbulo X del cerebelo(cuya zona periventricular se estudió en la presente tesis) y los nucleos cerebelosos medial y vestibulocerebeloso, están relacionados principalmente con funciones vestibulares y además hay comunicación recíproca entre ambas estructuras. 8.3 Implicación funcional de la presencia de neurotransmisores en el sistema ventricular La presencia de receptores a neurotransmisores en la zonas periventriculares ha sido estudiada principalmente en los ventrículos laterales y relacionada primordialmente con la regulación de la proliferación y migración neuronal, puesto que las neuronas migran desde la zona subventricular hacia el bulbo olfatorio y zona subgranular hipocampal en el giro dentado (Mu et al., 2010) y por otra parte se ha reportado que en el canal central hay poblaciones de células progenitoras neuronales que pudieran participar en 39 procesos de regeneración celular, aunque no se conocen los mecanismos implicados en ello (Hamilton et al., 2009). Estudios recientes en nuestro laboratorio evidenciaron la presencia del receptor GABAρ en la epéndima de los ventrículos laterales (Rosas-Arellano et al., en proceso). El GABA es un neurotransmisor muy abundante tanto en el estriado, que es una estructura muy cercana a los ventrículos laterales, como en el cerebelo, cuya porción nodular forma el cuarto ventrículo (Young et al., 2011). En los ventrículos laterales se ha demostrado que realizando cultivos de rebanadas de cerebro de ratón, la aplicación de GABA (10µM) induce disminución en la velocidad de migración neuronal en un 21% y la aplicación de bicuculina, un antagonista del receptor GABAA, potencia la velocidad de migración en un 30%, sugiriendo que el GABA endógeno reduce la velocidad de migración, empleando como vía la activación de receptores GABAA (Bolteus y Bordey, 2004). Por otra parte se ha descrito en la misma zona que las células denominadas tipo A (neuroblastos jóvenes en la zona subventricular) son GABAérgicas y que las células tipo B (células progenitoras primarias) expresan receptores GABAA y transportadores de GABA y con ello se sugiere la participación de este neurotransmisor en a) inhibición de la proliferación de las células B y en b) disminuir la velocidad de la migración de los neuroblastos tipo A (Ihrie y Álvarez-Buylla, 2011). La expresión del receptor GABAB en zonas periventriculares aún no se ha explorado, pero la presencia del receptor GABAρ en estas zonas debe tener implicaciones funcionales de gran importancia que también quedan por explorar. La participación de neuromoduladores como dopamina y serotonina en los ventrículos
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