tesis-n6008-Sartoretti

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Tesis Doctoral
Especificación de astrocitos en elEspecificación de astrocitos en el
tubo neural en desarrollotubo neural en desarrollo
Sartoretti, María Micaela
2016
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Cita tipo APA:
Sartoretti, María Micaela. (2016). Especificación de astrocitos en el tubo neural en desarrollo.
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires.
https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6008_Sartoretti
Cita tipo Chicago:
Sartoretti, María Micaela. "Especificación de astrocitos en el tubo neural en desarrollo".
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. 2016.
https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6008_Sartoretti
https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar
https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar
https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6008_Sartoretti
https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6008_Sartoretti
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Universidad	
  de	
  Buenos	
  Aires	
  
Facultad	
  de	
  Ciencias	
  Exactas	
  y	
  Naturales	
  
Especificación	
  de	
  astrocitos	
  en	
  el	
  tubo	
  neural	
  en	
  desarrollo	
  
Tesis	
  presentada	
  para	
  optar	
  al	
  título	
  de	
  Doctor	
  de	
  la	
  Universidad	
  de	
  Buenos	
  
Aires	
  en	
  el	
  área	
  Ciencias	
  Biológicas	
  
Lic.	
  María	
  Micaela	
  Sartoretti	
  
Director	
  de	
  tesis:	
  Guillermo	
  Lanuza	
  
Consejero	
  de	
  estudios:	
  Pablo	
  Wappner	
  
Fundación	
  Instituto	
  Leloir	
  
Buenos	
  Aires,	
  16	
  de	
  junio	
  de	
  2016.	
  
RESUMEN	
  
ESPECIFICACIÓN	
  DE	
  ASTROCITOS	
  EN	
  EL	
  TUBO	
  NEURAL	
  EN	
  DESARROLLO	
  
Un	
   problema	
   fundamental	
   en	
   la	
   biología	
   del	
   desarrollo	
   es	
   entender	
   los	
  
mecanismos	
   que	
   contribuyen	
   a	
   generar	
   la	
   extensa	
   diversidad	
   celular	
   en	
   el	
   sistema	
  
nervioso.	
  En	
  los	
  últimos	
  años,	
  se	
  ha	
  profundizado	
  en	
  el	
  conocimiento	
  de	
  cómo	
  grupos	
  
de	
  neuronas	
  se	
  generan	
  a	
  partir	
  de	
  progenitores	
  organizados	
  espacialmente	
  en	
  el	
  tubo	
  
neural	
  embrionario.	
  Sin	
  embargo,	
  pocos	
  trabajos	
  han	
  indagado	
  acerca	
  del	
  origen	
  de	
  la	
  
diversidad	
   astrocítica.	
   El	
   objetivo	
   de	
   esta	
   tesis	
   es	
   definir	
   la	
   identidad	
   de	
   las	
   células	
  
originadas	
   tardíamente	
   de	
   un	
   dominio	
   restringido	
   de	
   progenitores	
   ventriculares,	
   y	
  
establecer	
  si	
  los	
  mecanismos	
  que	
  sirvieron	
  en	
  la	
  especificación	
  neuronal	
  contribuyen	
  al	
  
desarrollo	
   glial.	
  Mediante	
   experimentos	
   de	
  marcación	
   genética	
   se	
   encontró	
   que	
   los	
  
progenitores	
  p0	
  de	
   la	
  médula	
  espinal	
  del	
   ratón	
  producen	
  un	
  subgrupo	
  de	
  astrocitos,	
  
además	
   de	
   las	
   interneuronas	
   premotoras	
   V0.	
   Los	
   astrocitos	
   ventrales	
   derivados	
   del	
  
dominio	
  p0,	
  denominados	
  Av0,	
  se	
  localizan	
  exclusivamente	
  en	
  la	
  región	
  intermedia	
  de	
  
la	
   médula	
   espinal	
   postnatal.	
   Su	
   diferenciación	
   se	
   inicia	
   en	
   el	
   estadio	
   embrionario	
  
E14.5,	
   incrementándose	
   en	
  número	
  mientras	
  migran	
   lateralmente	
  hacia	
   la	
   sustancia	
  
blanca.	
   La	
   población	
   Av0	
   postnatal	
   está	
   constituida	
   por	
   células	
   con	
   características	
  
morfológicas	
  distintivas:	
   astrocitos	
   fibrosos	
   (mayoritariamente	
  en	
   la	
  materia	
  blanca),	
  
protoplasmáticos	
  (ubicados	
  en	
  la	
  sustancia	
  gris)	
  y	
  una	
  proporción	
  menor	
  que	
  conserva	
  
una	
  morfología	
   radial	
   contactando	
   la	
   pía.	
   La	
   especificación	
   de	
   los	
   astrocitos	
   Av0	
   es	
  
regulada	
  por	
  el	
   factor	
  de	
   transcripción	
  Dbx1,	
  que	
   se	
  expresa	
  en	
  progenitores	
  p0.	
   En	
  
ratones	
   Dbx1	
   mutantes	
   se	
   encontró	
   un	
   aumento	
   de	
   Av0	
   a	
   expensas	
   de	
   las	
  
interneuronas	
  V0.	
   La	
  manipulación	
   de	
   la	
   vía	
   de	
   señalización	
   por	
  Notch,	
   en	
   conjunto	
  
con	
  la	
  alteración	
  de	
  sus	
  ligandos	
  en	
  la	
  médula	
  espinal	
  de	
  embriones	
  Dbx1-­‐/-­‐,	
  sugieren	
  
que	
   Dbx1	
   controla	
   el	
   balance	
   neurogénesis-­‐gliogénesis	
   modulando	
   la	
   interacción	
  
celular	
  dependiente	
  de	
  Notch	
  en	
  progenitores	
  p0.	
  En	
  resumen,	
  este	
  trabajo	
  demuestra	
  
que	
  dominios	
   restringidos	
  de	
  progenitores	
   en	
   eje	
  dorso-­‐ventral	
   producen	
   subgrupos	
  
de	
   células	
   astrocíticas	
   que	
   se	
   asientan	
   en	
   macrodominios	
   definidos	
   del	
   sistema	
  
nervioso	
  maduro.	
  
Palabras	
  clave:	
  Astrocitos,	
  Médula	
  espinal,	
  Gliogénesis,	
  Dbx1,	
  Notch.	
  
ABSTRACT	
  
TITLE:	
  SPECIFICATION	
  OF	
  ASTROCYTES	
  IN	
  THE	
  DEVELOPING	
  NEURAL	
  TUBE	
  
A	
  fundamental	
  problem	
  in	
  developmental	
  biology	
  is	
  to	
  understand	
  mechanisms	
  
involved	
   in	
   the	
   generation	
   of	
   cell	
   diversity	
   in	
   the	
   central	
   nervous	
   system.	
   Recently,	
  
neuronal	
   specification	
   has	
   been	
   fairly	
   unraveled.	
   Different	
   neuronal	
   types	
   are	
  
produced	
  from	
  spatially	
  organized	
  progenitors	
  in	
  the	
  embryonic	
  neural	
  tube.	
  However,	
  
much	
  less	
  is	
  known	
  about	
  the	
  origin	
  of	
  astrocytic	
  diversity.	
  The	
  goal	
  of	
  this	
  thesis	
  is	
  to	
  
determine	
   the	
   identity	
   of	
   late-­‐born	
   cells	
   produced	
   from	
   a	
   restricted	
   domain	
   of	
  
ventricular	
   progenitors,	
   and	
   to	
   establish	
   whether	
   the	
   mechanisms	
   that	
   served	
   in	
  
neuronal	
  glial	
  contribute	
  to	
  specification	
  development.	
  By	
  genetic	
  tracing	
  experiments	
  
we	
   found	
   that	
  mouse	
   spinal	
   cord	
   p0	
   progenitors	
   produce	
   a	
   subset	
   of	
   astrocytes,	
   in	
  
addition	
   to	
   the	
   premotor	
   interneurons	
   V0.	
   Ventral	
   p0	
   domain-­‐derived	
   astrocytes,	
  
named	
   as	
   vA0,	
   locate	
   in	
   the	
   intermediate	
   region	
   of	
   postnatal	
   spinal	
   cord.	
   Astrocyte	
  
differentiation	
  begins	
  at	
  the	
  embryonic	
  stage	
  E14.5,	
   increasing	
  their	
  numbers	
  as	
  they	
  
migrate	
   laterally	
   to	
   the	
  white	
  matter.	
  Postnatal	
   vA0	
  population	
   comprised	
   cells	
  with	
  
distinct	
   morphological	
   features:	
   fibrous	
   astrocytes	
   (mostly	
   in	
   white	
   matter),	
  
protoplasmic	
   (located	
   in	
   the	
   gray	
  matter)	
   and	
   a	
   smaller	
   proportion,	
  which	
   retains	
   a	
  
radial	
  morphology	
  contacting	
  the	
  pia.	
  The	
  specification	
  of	
  vA0	
  cells	
  is	
  regulated	
  by	
  the	
  
transcription	
   factor	
   Dbx1,	
   expressed	
   in	
   p0	
   progenitors.	
   Dbx1	
   mutant	
   mice	
   showincreased	
   vA0	
   cells	
   at	
   the	
   expense	
   of	
   V0	
   interneurons.	
   Manipulation	
   of	
   the	
   Notch	
  
signalling	
  pathway,	
   together	
  with	
   the	
  alteration	
   in	
   their	
   ligands	
   in	
  Dbx1-­‐/-­‐	
   embryonic	
  
spinal	
   cord,	
   suggest	
   that	
   Dbx1	
   controls	
   the	
   neurogenesis-­‐gliogenesis	
   balance	
   by	
  
modulating	
   Notch-­‐dependent	
   cell	
   interactions.	
   In	
   summary,	
   this	
   work	
   shows	
   that	
  
restricted	
  progenitors	
  in	
  dorsal-­‐ventral	
  axis	
  produce	
  astrocytic	
  subgroups	
  that	
  organize	
  
in	
  macrodomains	
  in	
  the	
  mature	
  nervous	
  system.	
  
Keywords:	
  Astrocytes,	
  spinal	
  cord,	
  gliogenesis,	
  Dbx1,	
  Notch.	
  
A	
  José	
  
Al	
  abuelo	
  Sánchez	
  
AGRADECIMIENTOS	
  
A	
  Guille	
  Lanuza	
  
A	
  los	
  miembros	
  del	
  laboratorio:	
  Abel,	
  Dani,	
  Lucho,	
  Yani,	
  Cris.	
  
A	
  Abel	
  y	
  Dani	
  
A	
  Ale	
  Schinder	
  y	
  el	
  307	
  
Al	
  lab	
  304	
  
A	
  los	
  miembros	
  de	
  mi	
  CST	
  
A	
  los	
  becarios	
  que	
  pasaron	
  por	
  el	
  Leloir	
  
A	
  la	
  gente	
  del	
  bioterio	
  
A	
  Maxi	
  Neme	
  del	
  microscopio	
  
A	
  la	
  gente	
  de	
  administración,	
  el	
  droguero,	
  mantenimiento,	
  limpieza,	
  serenos,	
  etc.	
  
Al	
  Estado	
  Nacional	
  
A	
  la	
  UBA	
  
A	
  las	
  científicas	
  
A	
  mis	
  profesores	
  
A	
  mis	
  amigos	
  del	
  Leloir	
  
A	
  Dani	
  
A	
  las	
  chicas	
  de	
  handball	
  
A	
  las	
  chicas	
  de	
  la	
  facu:	
  
Lau,	
  Nati,	
  Jime,	
  Ana,	
  Lau,	
  Lula	
  y	
  Diani	
  y	
  Juan	
  
A	
  mis	
  amigos	
  del	
  secundario	
  
A	
  Lobi,	
  Gabi,	
  Tati	
  y	
  Mel	
  
A	
  mi	
  familia	
  
Agradecimientos	
  
	
  A	
  mis	
  abuelos	
  
	
  A	
  mis	
  hermanos	
  
	
  A	
  mi	
  papá	
  
	
  A	
  mi	
  mamá	
  
	
  A	
  José	
  
ÍNDICE
ÍNDICE	
   VII	
  
ABREVIATURAS	
   1	
  
INTRODUCCIÓN	
   3	
  
DIVERSIDAD	
  CELULAR	
   4	
  
LOS	
  ASTROCITOS	
   5	
  
Función	
  de	
  los	
  astrocitos	
  en	
  el	
  sistema	
  nervioso	
  central	
   5	
  
DESARROLLO	
  DEL	
  SISTEMA	
  NERVIOSO	
  CENTRAL	
  DE	
  VERTEBRADOS	
   8	
  
Inducción	
  neural	
  y	
  neurulación	
   9	
  
Formación	
  del	
  patterning	
  neural	
   10	
  
Establecimiento	
  de	
  los	
  dominios	
  progenitores	
   12	
  
POBLACIONES	
  NEURONALES	
  ESPINALES	
   15	
  
Progenitores	
  p0:	
  Dbx1	
  y	
  las	
  interneuronas	
  V0	
   17	
  
GLIOGÉNESIS	
  EN	
  LA	
  MÉDULA	
  ESPINAL	
   20	
  
Células	
  de	
  la	
  glía	
  radial	
   20	
  
Switch	
  neurogénesis-­‐gliogénesis	
   21	
  
Rol	
  de	
  la	
  vía	
  de	
  Notch	
  en	
  el	
  mantenimiento	
  de	
  progenitores	
  indiferenciados	
   22
Sox9	
  y	
  NFIA	
  en	
  el	
  inicio	
  de	
  la	
  gliogénesis	
   23
Oligodendrogénesis	
   24	
  
Astrogliogénesis	
   25	
  
OBJETIVOS	
  E	
  HIPÓTESIS	
   28	
  
MATERIALES	
  Y	
  MÉTODOS	
   29	
  
ANIMALES	
   30	
  
GENOTIPADO	
  DE	
  ANIMALES	
   32	
  
Extracción	
  de	
  ADN	
  genómico	
   32	
  
Reacción	
  de	
  PCR	
   32	
  
TRATAMIENTOS	
  FARMACOLÓGICOS	
   33	
  
Marcación	
  con	
  BrdU	
   33	
  
Inducción	
  de	
  la	
  actividad	
  recombinasa	
   33	
  
Inhibición	
  de	
  la	
  Vía	
  de	
  Notch	
  mediante	
  Ly511575	
   35	
  
Índice	
  
PREPARACIÓN	
  DE	
  TEJIDO	
  ESPINAL	
   35	
  
Disección,	
  criopreservación	
  y	
  seccionamiento	
  de	
  tejido	
  espinal	
   35	
  
INMUNOFLUORESCENCIA	
   36	
  
Protocolo	
  general	
   36	
  
Recuperación	
  antigénica	
  de	
  BrdU	
  por	
  tratamiento	
  ácido	
   38	
  
HIBRIDACIÓN	
  IN	
  SITU	
   39	
  
Preparación	
  de	
  las	
  sondas.	
  Transcripción	
  in	
  vitro	
   39	
  
Protocolo	
  general	
   40	
  
INMUNODETECCIÓN	
  A	
  CONTINUACIÓN	
  DE	
  HIBRIDACIÓN	
  IN	
  SITU	
   41	
  
DETECCIÓN	
  DE	
  LA	
  ACTIVIDAD	
  DE	
  β-­‐GALACTOSIDASA	
   41	
  
MICROSCOPÍA	
   41	
  
ANÁLISIS	
  ESTADÍSTICO	
   41	
  
RESULTADOS	
   43	
  
I.	
  CARACTERIZACIÓN	
  DE	
  LA	
  PROGENIE	
  TARDÍA	
  DEL	
  DOMINIO	
  P0	
   44	
  
EL	
  DOMINIO	
  DE	
  PROGENITORES	
  P0	
  GENERA	
  NEURONAS	
  Y	
  CÉLULAS	
  GLIALES	
   44	
  
PROGENITORES	
  TARDÍOS	
  CONSERVAN	
  EL	
  ARREGLO	
  DORSO-­‐VENTRAL	
  TEMPRANO	
   46	
  
LOS	
  ASTROCITOS	
  POSTNATALES	
  REFLEJAN	
  LA	
  ORGANIZACIÓN	
  DE	
  SUS	
  PROGENITORES	
   48	
  
EL	
  DOMINIO	
  P0	
  TARDÍO	
  PRODUCE	
  CÉLULAS	
  ASTROCÍTICAS	
   51	
  
La	
  población	
  derivada	
  de	
  progenitores	
  Dbx1	
  tardíos	
  se	
  desplaza	
  lateralmente	
  
en	
  la	
  médula	
  espinal	
   51	
  
La	
  progenie	
  tardía	
  del	
  dominio	
  p0	
  expresa	
  marcadores	
  astrogliales	
   53	
  
La	
  población	
  celular	
  tardía	
  se	
  amplifica	
  fuera	
  de	
  la	
  zona	
  ventricular	
   55	
  
La	
  población	
  astrocítica	
  del	
  linaje	
  Dbx1	
  deriva	
  de	
  glía	
  radial	
   58	
  
Durante	
  el	
  desarrollo,	
  la	
  población	
  derivada	
  del	
  dominio	
  p0	
  presenta	
  
heterogeneidad	
  morfológica	
   60	
  
LAS	
  CÉLULAS	
  ASTROCÍTICAS	
  DERIVADAS	
  DEL	
  DOMINIO	
  P0	
  PUEBLAN	
  LA	
  REGIÓN	
  INTERMEDIA	
  DE
LA	
  MÉDULA	
  ESPINAL 64	
  
LA	
  POBLACIÓN	
  AV0	
  CONTIENE	
  ASTROCITOS	
  PROTOPLASMÁTICOS	
  Y	
  FIBROSOS.	
   71	
  
II. DBX1	
  Y	
  LA	
  VÍA	
  DE	
  NOTCH	
  EN	
  LA	
  ESPECIFICACIÓN	
  DE	
  LOS	
  ASTROCITOS	
  AV0 75	
  
DBX1	
  CONTROLA	
  LA	
  ASTROGLIOGÉNESIS	
  EN	
  EL	
  DOMINIO	
  P0 75	
  
La	
  población	
  Av0	
  se	
  incrementa	
  en	
  ausencia	
  de	
  Dbx1	
   75	
  
Dbx1	
  determina	
  el	
  pool	
  progenitor	
  astrogliogénico	
  p0	
   78	
  
Índice	
  
LA	
  VÍA	
  DE	
  NOTCH	
  PARTICIPA	
  EN	
  EL	
  DESARROLLO	
  DE	
  LA	
  POBLACIÓN	
  AV0	
   81	
  
LA	
  POBLACIÓN	
  AV0	
  DEPENDE	
  DE	
  LA	
  ACTIVIDAD	
  DE	
  NOTCH	
  TEMPRANA	
   84	
  
DBX1	
  DEFINE	
  EL	
  TIPO	
  DE	
  LIGANDO	
  DE	
  NOTCH	
  EN	
  EL	
  DOMINIO	
  P0	
   89	
  
DISCUSIÓN	
   94	
  
1. DESARROLLO	
  DE	
  CÉLULAS	
  ASTROCITICAS	
  DERIVADAS	
  DEL	
  DOMINIO	
  P0 95	
  
Heterogeneidad	
  morfológica	
  a	
  partir	
  de	
  un	
  dominio	
  de	
  progenitores 95	
  
Expansión	
  y	
  transformación	
  morfológica	
  de	
  la	
  población	
  Av0 97	
  
División	
  celular	
  y	
  origen	
  de	
  la	
  heterogeneidad 98	
  
Migración	
  de	
  los	
  precursores	
  astrocíticos	
  Av0 99	
  
Modelo	
  de	
  relaciones	
  de	
  linaje	
  de	
  los	
  astrocitos	
  Av0	
   100
2. ASTROGLIOGÉNESIS	
  EN	
  EL	
  DOMINIO	
  P0 101	
  
Potencial	
  neurogénico	
  y	
  gliogénico	
  de	
  los	
  Progenitores	
  Dbx1+ 101	
  
Conservación	
  de	
  los	
  progenitores	
  p0	
  tardíos	
  y	
  el	
  rol	
  de	
  Dbx1	
  y	
  Notch 103	
  
Dbx1	
  y	
  los	
  ligandos	
  de	
  Notch	
  en	
  el	
  dominio	
  p0 104	
  
3. RELEVANCIA	
  DE	
  LA	
  ORGANIZACIÓN	
  POSICIONAL	
  DE	
  PROGENITORES	
  GLIALES 107	
  
¿Los	
  astrocitos	
  de	
  cada	
  región	
  cumplen	
  funciones	
  específicas? 109	
  
CONCLUSIONES	
   112	
  
BIBLIOGRAFÍA	
   113	
  
ABREVIATURAS	
  
Av(0-­‐3)	
   Astrocitos	
  ventrales	
  derivados	
  del	
  dominio	
  p(0-­‐3)	
  
bHLH	
   basic	
  Helix	
  Loop	
  Helix,	
  dominio	
  proteico	
  básico	
  hélice-­‐bucle-­‐hélice	
  
BLBP	
   Brain	
  Lipid	
  Binding	
  Protein,	
  Proteína	
  del	
  cerebro	
  de	
  unión	
  a	
  lípidos	
  
BMP	
   Bone	
  Morphogenetic	
  Proteins,	
  proteínas	
  morfogenéticas	
  óseas	
  
BrdU	
   Bromo-­‐2’deoxiUridina	
  
cc	
   Canal	
  central	
  
D-­‐V	
   dorso-­‐ventral	
  
Dbx1	
   Developing	
  brain	
  homeobox	
  1	
  
DE	
   Desvío	
  estándar	
  
Dll1	
   Delta-­‐like1-­‐2	
  
E(0-­‐18.5)	
   Estadio	
  embrionario	
  (0-­‐18.5)	
  =	
  días	
  post	
  coitum	
  
En1	
   Engrailed	
  1	
  
Evx1	
   Even-­‐skipped	
  homeobox	
  1	
  
EE	
   Error	
  estándarFgf	
   Fibrobast	
  frowth	
  factor	
  
GFAP	
   Glial	
  Fibrillary	
  Acidic	
  Protein	
  
GFP	
   Green	
  Fluorescent	
  Protein,	
  Proteína	
  verde	
  fluorescente	
  
GLAST	
   Astrocyte	
  Specific	
  Glutamate	
  Transporter,	
  transportador	
  de	
  glutamato	
  específico	
  de	
  astrocitos	
  
HD	
   Homeodominio	
  
IN	
  V(0-­‐3)	
   Interneuronas	
  ventrales	
  (0-­‐3)	
  
IN	
  dI(1-­‐6)	
   Interneuronas	
  dorsales	
  (1-­‐6)	
  
Jag1	
   Jagged1	
  
Lfng	
   Lunatic	
  Fringe	
  
MN	
   Motoneuronas	
  
Abreviaturas	
  
n.s.	
   No	
  significativo	
  
Neo	
   Marcador	
  de	
  selección	
  de	
  resistecia	
  a	
  neomicina	
  
NFIA	
   Nuclear	
  Factor	
  I	
  A,	
  Factor	
  nuclear	
  I	
  A	
  
NICD	
   Notch	
  intracellular	
  domain,	
  Dominio	
  intracelular	
  de	
  Notch	
  
O.N.	
   Over	
  night,	
  durante	
  toda	
  la	
  noche	
  
OPC	
   Oligodendrocyte	
  precursor	
  cells,	
  Células	
  precursoras	
  de	
  oligodendrocitos	
  
P(X)	
   Estadio	
  postnatal	
  (día).	
  
p(X)	
   Dominio	
  de	
  progenitores	
  de	
  (población	
  neural/glial)	
  
PBS	
   PBS	
  conteniendo	
  0.1%	
  de	
  Tween-­‐20.	
  
PBS-­‐Tw	
   Phosphate	
  Buffer	
  Saline,	
  buffer	
  fosfato	
  salino	
  
PFA	
   Paraformaldehído	
  
pp	
   Placa	
  del	
  piso	
  
Psen1	
   Presenilina	
  1	
  
pt	
   Placa	
  del	
  techo	
  
SB	
   Sustancia	
  Blanca	
  
SG	
   Sustancia	
  Gris	
  
Shh	
   Sonic	
  Hedgehog	
  
SNC	
   Sistema	
  Nervioso	
  Central	
  
Sox2/9	
   SRY-­‐box2/9	
  
T.A.	
   Temperatura	
  ambiente	
  
vs	
   versus	
  
Wt	
   Wild	
  type,	
  genotipo	
  salvaje	
  
ZV	
   zona	
  ventricular	
  
β-­‐gal	
   β-­‐galactosidasa	
  
INTRODUCCIÓN	
  
Introducción	
  
4	
  
Un	
   problema	
   fundamental	
   de	
   la	
   neurobiología	
   del	
   desarrollo	
   es	
   entender	
   el	
  
origen	
  de	
  la	
  diversidad	
  celular	
  en	
  el	
  sistema	
  nervioso	
  central	
  (SNC).	
  En	
  vertebrados,	
  el	
  
SNC	
  está	
   formado	
  por	
  neuronas,	
  astrocitos,	
  oligodendrocitos	
  y	
  células	
  ependimarias.	
  
Los	
  astrocitos	
  constituyen	
  el	
  tipo	
  celular	
  más	
  abundante	
  en	
  mamíferos,	
  representando	
  
entre	
  el	
  ~20	
  y	
  el	
  40%	
  de	
  las	
  células	
  totales	
  (Herculano-­‐Houzel,	
  2014).	
  A	
  pesar	
  de	
  eso,	
  
los	
  estudios	
  del	
  siglo	
  pasado	
  estuvieron	
  fundamentalmente	
  abocados	
  a	
  comprender	
  la	
  
diferenciación	
   neuronal	
   y	
   su	
   funcionamiento,	
   dada	
   su	
   relevancia	
   en	
   los	
   circuitos	
  
neurales.	
  	
  
Desde	
  el	
  descubrimiento	
  de	
  los	
  astrocitos,	
  hace	
  más	
  de	
  un	
  siglo,	
  se	
  pensó	
  que	
  
su	
  papel	
  en	
  el	
  SNC	
  era	
  estrictamente	
  de	
  soporte	
  y	
  estructura	
  para	
  el	
  funcionamiento	
  
correcto	
  de	
  las	
  neuronas.	
  Rudolf	
  Virchow,	
  en	
  el	
  año	
  1846,	
  describió	
  a	
  este	
  tipo	
  celular	
  
como	
   “Nervenkitt”	
   que	
   se	
   traduce	
   del	
   alemán:	
   “el	
   pegamento	
   de	
   los	
   nervios”	
  
(Virchow,	
   1846).	
   En	
   efecto,	
   la	
   palabra	
   glía,	
   referida	
   en	
   esa	
   época	
   exclusivamente	
   al	
  
conjunto	
   de	
   astrocitos,	
   deriva	
   del	
   griego	
   γλοία	
   (gloía)	
   que	
   significa	
   pegamento	
  
(Somjen,	
   1988).	
   Michael	
   von	
   Lenhossék	
   acuñó	
   hacia	
   fines	
   del	
   siglo	
   XIX	
   el	
   término	
  
“astrocito”	
  refiriéndose	
  a	
  células	
  con	
  forma	
  de	
  estrella	
  (von	
  Lenhossék,	
  1893),	
  aunque	
  
sin	
   otorgarles	
   demasiada	
   relevancia	
   dentro	
   de	
   su	
   investigación.	
   Sin	
   embargo	
   más	
  
tarde,	
  Santiago	
  Ramón	
  y	
  Cajal	
  presagió	
  que	
   los	
  astrocitos,	
  además	
  de	
   llenar	
  y	
  unir	
  el	
  
tejido	
  en	
  una	
  matriz,	
  cumplen	
  otras	
  funciones,	
  y	
  advirtió	
  que	
  se	
  debería	
  profundizar	
  en	
  
el	
  estudio	
  de	
  este	
  grupo	
  celular	
  para	
  entender	
  más	
  profundamente	
  su	
  relevancia	
  en	
  el	
  
SNC	
  (Ramón	
  y	
  Cajal,	
  1909).
DIVERSIDAD	
  CELULAR	
  
Además	
   de	
   las	
   neuronas	
   y	
   los	
   astrocitos,	
   el	
   SNC	
   está	
   formado	
   por	
   los	
  
oligodendrocitos,	
   la	
   microglía	
   y	
   las	
   células	
   ependimarias.	
   Los	
   astrocitos	
   y	
   los	
  
oligodendrocitos	
   conforman	
   la	
  macroglía,	
  mientras	
   que	
   la	
  microglía	
   está	
   constituida	
  
por	
   células	
   del	
   sistema	
   inmune	
   que	
   colonizan	
   el	
   SNC	
   durante	
   el	
   desarrollo	
  
embrionario.	
  Estas	
  células	
  cumplen	
  funciones	
  claves	
  en	
  los	
  contextos	
  de	
  inflamación	
  y	
  
enfermedad	
   y	
   participan	
   en	
   el	
   remodelado	
   y	
   pruning	
   de	
   las	
   sinapsis	
   (Clarke	
   et	
   al.,	
  
2013;	
  Zuchero	
  et	
  al.,	
  2015).	
  
Introducción	
  
5	
  
Los	
   oligodendrocitos,	
   al	
   igual	
   que	
   los	
   astrocitos,	
   contribuyen	
   a	
   mantener	
   las	
  
funciones	
  neurales.	
  Los	
  oligodendrocitos	
  en	
  el	
  SNC	
  y	
  su	
  equivalente	
  en	
  el	
  SN	
  periférico	
  
(SNP),	
  las	
  células	
  de	
  Schwann,	
  son	
  las	
  células	
  encargadas	
  de	
  aumentar	
  la	
  velocidad	
  de	
  
la	
  conducción	
  eléctrica.	
  Son	
  responsables	
  de	
  producir	
  la	
  vaina	
  de	
  mielina	
  que	
  envuelve	
  
a	
   los	
   axones	
   y	
   los	
   aíslan	
   eléctricamente	
   del	
   medio	
   extracelular,	
   permitiendo	
   la	
  
conducción	
   saltatoria	
   de	
   los	
   impulsos	
   nerviosos,	
   y	
   el	
   incremento	
   de	
   la	
   velocidad	
   de	
  
propagación.	
   En	
   conjunto	
   con	
   los	
   astrocitos,	
   le	
   proveen	
   soporte	
   metabólico	
   a	
   las	
  
neuronas	
  (Freeman	
  et	
  al.,	
  2013;	
  Zuchero	
  et	
  al.,	
  2015).	
  	
  
Por	
   último,	
   las	
   células	
   ependimarias,	
   mayormente	
   constituidas	
   por	
  
ependimocitos	
  y	
  tanicitos,	
  tapizan	
  las	
  cavidades	
  de	
  los	
  ventrículos	
  cerebrales	
  y	
  el	
  canal	
  
central	
  espinal	
  por	
  donde	
  circula	
  el	
  fluido	
  cerebroespinal.	
  (Bruni,	
  1998;	
  Guerout	
  et	
  al.,	
  
2014).	
   Los	
   ependimocitos	
   son	
   células	
   cuboidales	
   y	
   multiciliadas	
   que	
   constituyen	
   la	
  
interfase	
   entre	
   el	
   parénquima	
   del	
   SNC	
   y	
   el	
   sistema	
   ventricular.	
   Producen	
   el	
  
movimiento	
   del	
   fluido	
   en	
   el	
   sistema	
   ventricular,	
   filtran	
   moléculas	
   que	
   podrían	
   ser	
  
dañinas	
   al	
   SNC	
   y	
   optimizan	
   la	
   dispersión	
   de	
   mensajeros	
   neurales.	
   Los	
   tanicitos	
  
presentan	
  un	
  proceso	
  basal	
  que	
  contacta	
  con	
  vasos	
  sanguíneos	
  y	
  se	
  ha	
  propuesto	
  que	
  
participan	
  en	
  la	
  regulación	
  humoral	
  (Del	
  Bigio,	
  2010;	
  Spassky	
  et	
  al.,	
  2005).
LOS	
  ASTROCITOS	
  
Estudios	
  de	
  los	
  últimos	
  veinte	
  años	
  han	
  revelado	
  que	
  los	
  astrocitos,	
  además	
  de	
  
proveer	
  soporte	
  estructural,	
  regular	
  el	
  balance	
   iónico	
  y	
  mantener	
   la	
  barrera	
  hemato-­‐
encefálica	
  (Rowitch,	
  2004),	
  son	
  cruciales	
  en	
  el	
  origen,	
  la	
  maduración	
  y	
  modulación	
  de	
  
las	
  sinapsis	
  (Clarke	
  et	
  al.,	
  2013).	
  Por	
  lo	
  tanto,	
  entender	
  en	
  profundidad	
  su	
  fisiología	
  es	
  
clave	
   para	
   la	
   comprensión	
   de	
   los	
   procesos	
   subyacentes	
   a	
   la	
   formación	
   y	
   el	
  
funcionamiento	
  de	
  los	
  circuitos	
  neurales.	
  
FUNCIÓN	
  DE	
  LOS	
  ASTROCITOS	
  EN	
  EL	
  SISTEMA	
  NERVIOSO	
  CENTRAL	
  
Ladeterminación	
   de	
   las	
   relaciones	
   espaciales	
   entre	
   astrocitos	
   y	
   neuronas	
  
constituyó	
   la	
   base	
   del	
   concepto	
   de	
   “islas	
   de	
   sinapsis	
   funcionales”,	
   según	
   el	
   cual	
   un	
  
grupo	
   de	
   sinapsis	
   dentro	
   de	
   las	
   fronteras	
   de	
   un	
   astrocito	
   individual	
   son	
  moduladas	
  
Introducción	
  
	
   6	
  
simultáneamente	
   por	
   ese	
   único	
   astrocito	
   (Halassa	
   et	
   al.,	
   2007).	
   Se	
   estima	
  que	
   en	
   el	
  
ratón,	
  un	
  astrocito	
  puede	
  contactar	
  hasta	
  ~100.000	
  sinapsis	
   individuales,	
  y	
  que	
  en	
  el	
  
cerebro	
  humano	
  puede	
   recubrir	
  hasta	
  20	
  veces	
  más	
   (Oberheim	
   et	
  al.,	
  2009).	
   Si	
  bien	
  
existe	
  glía	
  especializada	
  en	
  lugares	
  definidos	
  del	
  SNC,	
  como	
  la	
  glía	
  de	
  Müller	
  en	
  retina	
  
y	
  la	
  glía	
  de	
  Bergmann	
  en	
  el	
  cerebelo,	
  se	
  ha	
  considerado	
  clásicamente	
  a	
  los	
  astrocitos	
  
como	
  una	
  población	
  homogénea	
  en	
  cuanto	
  a	
  su	
  fisiología	
  y	
  función.	
  	
  
Desde	
   el	
   punto	
   de	
   vista	
   de	
   sus	
   características	
   morfológicas	
   y	
   su	
   localización	
  
anatómica,	
  se	
  ha	
  clasificado	
  a	
  los	
  astrocitos	
  del	
  SNC	
  en	
  dos	
  tipos	
  fundamentales.	
  Por	
  
un	
   lado,	
   los	
   astrocitos	
   protoplasmáticos	
   que	
   presentan	
   extensiones	
   celulares	
  
altamente	
   ramificadas,	
   y	
   que	
   se	
   encuentran	
   en	
   la	
   sustancia	
   gris	
   (SG).	
   Este	
   tipo	
   de	
  
astrocitos	
  establece	
  contactos	
  con	
  los	
  somas	
  de	
  las	
  neuronas,	
  envuelven	
  a	
  las	
  sinapsis	
  
modulando	
   su	
   actividad,	
   y	
   a	
   la	
   vez	
   presentan	
   claros	
   procesos	
   que	
   recubren	
   vasos	
  
sanguíneos,	
   controlando	
   el	
   flujo	
   local.	
   Por	
   otro	
   lado,	
   los	
   astrocitos	
   ubicados	
   en	
   la	
  
sustancia	
   blanca	
   (SB)	
   han	
   sido	
   descriptos	
   como	
   astrocitos	
   fibrosos.	
   Estas	
   células	
  
presentan	
   una	
   estructura	
   fibrilar	
   con	
   un	
   proceso	
   o	
   extensión	
   celular	
   principal	
   y	
  
ramificaciones	
   secundarias,	
   contactan	
   a	
   los	
   nodos	
   de	
   Ranvier	
   de	
   los	
   axones	
  
mielinizados	
  del	
  SNC	
  y	
  además	
  a	
  vasos	
  sanguíneos.	
  También	
  se	
  encargan	
  de	
  formar	
  el	
  
parénquima	
   cerebral	
   y	
   espinal,	
   delineando	
   el	
   límite	
   externo	
   del	
   SNC	
   (Barres,	
   2008;	
  
Garcia-­‐Marin	
  et	
  al.,	
  2007;	
  Tabata,	
  2015).	
  Las	
  diferencias	
  morfológicas	
  y	
  funcionales	
  no	
  
se	
  han	
  visto	
  estrictamente	
  reflejadas	
  en	
  disparidades	
  relevantes	
  a	
  nivel	
  del	
  desarrollo.	
  	
  
Los	
  astrocitos	
  cumplen	
  funciones	
  regulatorias	
  esenciales	
  durante	
  el	
  desarrollo	
  y	
  
funcionamiento	
   del	
   SNC.	
   Por	
   ejemplo,	
   debido	
   a	
   interacción	
   simultánea	
   con	
   la	
  
vasculatura	
  y	
  con	
   las	
   sinapsis,	
  un	
  astrocito	
   facilita	
  el	
   traspaso	
  de	
  nutrientes	
  desde	
   la	
  
sangre	
  a	
  las	
  neuronas	
  (Pellerin	
  et	
  al.,	
  2007).	
  De	
  esta	
  forma,	
  garantizan	
  la	
  supervivencia	
  
neuronal	
  y	
  se	
  ha	
  reportado	
  que	
  su	
  ausencia	
  causa	
  muerte	
  de	
  las	
  neuronas.	
  Estudios	
  in	
  
vitro	
   han	
   demostrado	
   que	
   los	
   cultivos	
   neuronales	
   requieren	
   astrocitos	
   para	
   su	
  
mantenimiento	
   (Pfrieger	
   et	
   al.,	
   1997).	
   Asimismo,	
   los	
   astrocitos	
   participan	
   en	
   el	
  
aumento	
  del	
  flujo	
  sanguíneo	
  en	
  regiones	
  con	
  alta	
  actividad	
  neuronal	
  en	
  respuesta	
  a	
  la	
  
liberación	
  de	
  neurotransmisores	
   (Fig.	
  1A,	
  Attwell	
   et	
  al.,	
   2010).	
  Por	
  último,	
  una	
  parte	
  
importante	
   del	
   control	
   de	
   los	
   niveles	
   de	
   potasio	
   extracelular,	
   así	
   como	
   de	
   la	
  
Introducción	
  
	
   7	
  
recaptación	
  y	
  reciclado	
  de	
  neurotransmisores	
  del	
  espacio	
  sináptico	
  es	
   llevado	
  a	
  cabo	
  
por	
  transportadores	
  y	
  enzimas	
  astrocíticas	
  (Fig.	
  1A,	
  Allen,	
  2014;	
  Zuchero	
  et	
  al.,	
  2015).	
  	
  
Durante	
  el	
   desarrollo	
  neuronal,	
   los	
   astrocitos	
   cumplen	
   funciones	
   importantes	
  
en	
   la	
   formación,	
   intensidad	
   y	
   recambio	
   de	
   las	
   sinapsis	
   a	
   través	
   de	
   la	
   secreción	
   de	
  
proteínas	
   específicas.	
   Junto	
   con	
   las	
   células	
   del	
   sistema	
   inmune	
   presentes	
   en	
   el	
  
cerebro,	
  la	
  microglía,	
  participan	
  en	
  el	
  remodelado	
  de	
  las	
  sinapsis	
  y	
  pruning,	
  eliminando	
  
sinapsis	
  débiles	
  por	
  medio	
  de	
   fagocitosis	
   (Fig.	
  1B,	
  Khakh	
   et	
  al.,	
   2015).	
  Por	
  otro	
   lado,	
  
experimentos	
  in	
  vivo	
  e	
  in	
  vitro	
  evidenciaron	
  que	
  los	
  astrocitos	
  responden	
  fuertemente	
  
a	
   la	
  actividad	
  neuronal	
  a	
  través	
  de	
  ondas	
  de	
  calcio,	
   lo	
  que	
  permitiría	
  el	
  control	
  de	
   la	
  
actividad	
  sináptica	
  al	
  mismo	
  tiempo	
  que	
  coordinaría	
  actividades	
  a	
  gran	
  distancia	
  a	
   lo	
  
largo	
  del	
  SNC	
  (Fig.	
  1C,	
  Haydon	
  et	
  al.,	
  2015).	
  
	
  
Por	
  lo	
  tanto,	
  en	
  los	
  últimos	
  años	
  se	
  ha	
  establecido	
  que	
  los	
  astrocitos	
  cumplen	
  
una	
  amplia	
  diversidad	
  de	
  funciones	
  en	
  el	
  mantenimiento	
  de	
  los	
  circuitos	
  neuronales,	
  y	
  
en	
  algunos	
  casos	
  ejecutan	
  actividades	
  altamente	
  especializadas	
  (Gourine	
  et	
  al.,	
  2010)	
  
Algunos	
   aspectos	
   aún	
   no	
   resueltos	
   consisten	
   en	
   entender	
   cuál	
   es	
   la	
   verdadera	
  
diversidad	
   de	
   los	
   astrocitos	
   y	
   cómo	
   se	
   especifican	
   los	
   distintos	
   subtipos	
   durante	
   el	
  
desarrollo	
   del	
   SNC.	
   Entender	
   el	
   origen	
   de	
   la	
   diversidad	
   de	
   subtipos	
   de	
   astrocitos	
  
	
  
Figura	
  1.	
  Funciones	
  de	
  los	
  astrocitos	
  en	
  el	
  SNC.	
  	
  
A)	
   Los	
   astrocitos	
   contactan	
   simultáneamente	
   vasos	
   sanguíneos	
   y	
   neuronas.	
   Están	
   involucrados	
   en	
   la	
  
transferencia	
  de	
  nutrientes	
  hacia	
  las	
  neuronas	
  y	
  en	
  el	
  aumento	
  del	
  flujo	
  sanguíneo	
  según	
  la	
  actividad.	
  Asimismo,	
  
contactan	
  sinapsis,	
  favorecen	
  su	
  formación	
  y	
  recambio,	
  y	
  la	
  comunicación	
  neuronal.	
  B)	
  Junto	
  con	
  los	
  macrófagos,	
  
células	
   especializadas	
   que	
   forman	
   parte	
   de	
   la	
   microglía,	
   los	
   astrocitos	
   llevan	
   a	
   cabo	
   el	
   remodelado	
   de	
   las	
  
sinapsis.	
   C)	
   Los	
   astrocitos	
   responden	
   a	
   la	
   actividad	
   neuronal	
   generando	
   ondas	
   de	
   calcio	
   cuya	
   acción	
   se	
   ve	
  
reflejada	
  a	
  grandes	
  distancias.	
  (Adaptada	
  de	
  Clarke	
  et	
  al.,	
  2013;	
  Khakh	
  et	
  al.,	
  2015;	
  Zuchero	
  et	
  al.,	
  2015).	
  
Introducción	
  
	
   8	
  
contribuirá	
   a	
   una	
   comprensión	
   más	
   acabada	
   del	
   funcionamiento	
   de	
   las	
   distintas	
  
regiones	
  del	
  SNC.	
  
DESARROLLO	
  DEL	
  SISTEMA	
  NERVIOSO	
  CENTRAL	
  DE	
  VERTEBRADOS	
  
El	
   desarrollo	
   del	
   embrión	
   comienza	
   con	
   la	
   formación	
   del	
   cigoto	
   en	
   la	
  
fecundación.	
  Luego	
  de	
  varias	
  divisiones	
  celulares,	
  se	
  genera	
   la	
  mórula	
  y	
  más	
  tardela	
  
blástula.	
   Posteriormente,	
   el	
   embrión	
   sufre	
   el	
   proceso	
   de	
   gastrulación,	
   en	
   el	
   cual	
   se	
  
establecen	
   las	
   tres	
   capas	
   germinales	
   que	
   dan	
   origen	
   a	
   los	
   distintos	
   tejidos:	
   a)	
   el	
  
endodermo,	
  la	
  lámina	
  más	
  interna,	
  que	
  da	
  lugar	
  al	
  tubo	
  digestivo	
  y	
  a	
  los	
  pulmones,	
  b)	
  
el	
  mesodermo,	
   la	
   capa	
  media,	
   origina	
   los	
   tejidos	
  musculares,	
   conectivo	
   y	
   vascular	
   y	
  
además	
   la	
   notocorda	
   y	
   los	
   somitas,	
   estructuras	
   transitorias	
   en	
   el	
   embrión	
   y	
   c)	
   el	
  
ectodermo,	
   la	
   lámina	
   externa,	
   a	
   partir	
   de	
   la	
   cual	
   se	
   genera	
   el	
   sistema	
   nervioso	
   y	
   la	
  
epidermis	
  (Fig.	
  3A,A’,	
  Mikawa	
  et	
  al.,	
  2004;	
  Solnica-­‐Krezel	
  et	
  al.,	
  2012;	
  Tam	
  et	
  al.,	
  2007).	
  
En	
   el	
   SNC,	
   las	
   neuronas,	
   astrocitos,	
   oligodendrocitos	
   y	
   células	
   del	
   epéndima	
  
provienen	
  de	
  progenitores	
  neuroepiteliales	
  que	
  derivan	
  del	
  ectodermo,	
  mientras	
  que	
  
la	
  microglía	
  tiene	
  un	
  origen	
  mesodérmico,	
  ya	
  que	
  está	
  constituida	
  por	
  células	
  del	
  linaje	
  
hematopoyético.	
  (Fig.	
  2,	
  Fu	
  et	
  al.,	
  2003;	
  Rowitch	
  et	
  al.,	
  2010).	
  	
  
	
  
Figura	
   2.	
   Origen	
   embrionario	
   de	
   las	
  
células	
   que	
   componen	
   el	
   sistema	
  
nervioso	
  central.	
  	
  
Las	
   neuronas,	
   oligodendrocitos,	
  
astrocitos	
   y	
   ependimocitos	
   derivan	
   de	
  
progenitores	
   neurales	
   de	
   origen	
  
ectodérmico.	
   Las	
   células	
   de	
   la	
  microglía	
  
derivan	
   del	
   linaje	
   hematopoyético,	
   de	
  
origen	
  mesodérmico.	
  	
  
	
  
La	
   formación	
   del	
   sistema	
   nervioso	
   de	
   vertebrados	
   es	
   el	
   resultado	
   de	
   una	
  
secuencia	
   de	
   pasos	
   entre	
   los	
   cuales	
   se	
   destacan	
   tres	
   eventos	
   fundamentales:	
   i)	
   la	
  
inducción	
  neural,	
  donde	
  se	
  forma	
  la	
  placa	
  neural	
  a	
  partir	
  de	
  una	
  población	
  uniforme	
  
de	
  células	
  progenitoras	
  del	
  ectodermo;	
  ii)	
  la	
  neurulación,	
  en	
  donde	
  la	
  placa	
  neural	
  se	
  
pliega	
  y	
   forma	
  el	
   tubo	
  neural;	
  y	
   iii)	
  el	
  patterning,	
  proceso	
  en	
  el	
  cual	
  el	
  neuroepitelio	
  
Introducción	
  
	
   9	
  
adquiere	
  características	
  únicas	
  según	
  su	
  ubicación	
  espacial	
  generando	
  más	
  tarde	
  en	
  el	
  
desarrollo	
  los	
  distintos	
  tipos	
  celulares	
  del	
  SNC	
  (Ge	
  et	
  al.,	
  2006;	
  Jessell,	
  2000;	
  Jessell	
  et	
  
al.,	
  2000;	
  Rowitch,	
  2004;	
  Rowitch	
  et	
  al.,	
  2010).	
  	
  
INDUCCIÓN	
  NEURAL	
  Y	
  NEURULACIÓN	
  
En	
   vertebrados,	
   la	
   formación	
   del	
   SNC	
   comienza	
   con	
   la	
   inducción	
   neural,	
  
proceso	
  en	
  el	
  cual	
  en	
  una	
  región	
  del	
  ectodermo	
  se	
  reprime	
  la	
  formación	
  de	
  epidermis	
  
y	
   adquiere	
   propiedades	
   neuroepiteliales	
   a	
   partir	
   de	
   la	
   acción	
   señalizadora	
   de	
  
moléculas	
   secretadas	
   por	
   tejidos	
   adyacentes.	
   Trabajos	
   pioneros,	
   realizados	
   en	
   el	
  
embrión	
  de	
  anfibios	
  han	
  demostrado	
  que	
  el	
  bloqueo	
  de	
   la	
  acción	
  de	
   las	
  BMPs	
  (Bone	
  
Morphogenetic	
  Protein,	
  proteínas	
  morfogenéticas	
  del	
  hueso),	
  a	
  través	
  de	
  las	
  moléculas	
  
Folistatina,	
  Nogina	
  y	
  Cordina,	
  es	
  esencial	
  para	
   la	
   inducción	
  neural	
   (Munoz-­‐Sanjuan	
  et	
  
al.,	
  2002).	
  En	
  amniotas	
  se	
  propone	
  que	
  el	
  “Nodo	
  de	
  Hensen”	
  es	
  el	
  responsable	
  de	
  tal	
  
señalización	
   (Stern,	
   2005).	
   La	
   activación	
   de	
   los	
   FGFs	
   también	
   es	
   importante	
   en	
   este	
  
proceso:	
  por	
  un	
  lado	
  contribuyen	
  a	
  inhibir	
  las	
  BMPs	
  y	
  por	
  otro	
  modulan	
  la	
  señalización	
  
por	
   calcio	
   necesaria	
   para	
   que	
   el	
   proceso	
   ocurra	
   (Papanayotou	
   et	
   al.,	
   2013;	
   Stern,	
  
2005).	
   Como	
   resultado,	
   se	
   forma	
   un	
   neuroepitelio	
   columnar	
   simple,	
   la	
   placa	
   neural	
  
(Fig.	
  3a,	
  Jessell	
  et	
  al.,	
  2000).	
  	
  
A	
   partir	
   de	
   la	
   formación	
   de	
   la	
   placa	
   neural,	
   tiene	
   lugar	
   el	
   proceso	
   de	
  
neurulación,	
  en	
  el	
  cual	
  el	
  neuroepitelio	
  comienza	
  a	
  angostarse	
  apicalmente	
  en	
  la	
  línea	
  
media	
  dorsal	
  y	
  se	
  establece	
  una	
  región	
  bisagra.	
  Producto	
  de	
  fuerzas	
  tanto	
  intrínsecas	
  
como	
  extrínsecas,	
  se	
  genera	
  el	
  surco	
  neural	
  que	
  se	
  extiende	
  y	
  profundiza	
  a	
  lo	
  largo	
  del	
  
eje	
   rostro-­‐caudal.	
   Los	
   extremos	
   de	
   la	
   placa	
   se	
   elevan	
   y	
   fusionan	
   dorsalmente	
   en	
   la	
  
línea	
  media	
  y	
  el	
  ectodermo	
  adyacente	
  se	
  estrangula.	
  De	
  esta	
  forma	
  queda	
  establecido	
  
el	
  tubo	
  neural	
  (Fig.	
  3	
  B-­‐C’)	
  que	
  dará	
  origen	
  a	
   las	
  distintas	
  estructuras	
  rostro-­‐caudales	
  
del	
   SNC.	
   La	
   porción	
  más	
   anterior,	
   el	
   telencéfalo,	
   genera	
   los	
   hemisferios	
   cerebrales,	
  
mientras	
   que	
   la	
   porción	
  más	
   posterior	
   origina	
   la	
  médula	
   espinal	
   (Colas	
   et	
   al.,	
   2001;	
  
Copp	
   et	
   al.,	
   2003).	
   En	
   la	
   región	
   de	
   la	
   médula	
   espinal	
   prospectiva,	
   el	
   punto	
   bisagra	
  
ventral	
  del	
  neuroepitelio,	
  se	
  diferencia	
  en	
  la	
  placa	
  del	
  piso	
  (pp),	
  mientras	
  que	
  el	
  polo	
  
dorsal,	
  donde	
  se	
  fusionan	
  los	
  extremos	
  de	
  la	
  placa	
  neural,	
  constituye	
  la	
  placa	
  del	
  techo	
  
(pt).	
   De	
   esta	
   forma,	
   el	
   neuroepitelio	
   queda	
   ubicado	
   a	
   lo	
   largo	
   del	
   eje	
   dorso-­‐ventral	
  
Introducción	
  
	
   10	
  
(D-­‐V)	
  del	
   tubo	
  neural	
  entre	
   la	
  pp	
  y	
   la	
  pt,	
  en	
  contacto	
  con	
   la	
  cavidad	
  ventricular	
   (Fig.	
  
3D,D’).	
  
FORMACIÓN	
  DEL	
  PATTERNING	
  NEURAL	
  	
  
Inicialmente,	
   el	
   tubo	
   neural,	
   formado	
   por	
   células	
   neuroepiteliales	
   que	
   se	
  
encuentran	
  en	
  activa	
  división	
  celular	
  y	
  que	
  no	
  evidencian	
  rasgos	
  de	
  diferenciación,	
  se	
  
encuentra	
  adyacente	
  a	
  estructuras	
  que	
  le	
  imponen	
  información	
  posicional	
  a	
  través	
  de	
  
la	
  secreción	
  de	
  múltiples	
  morfógenos.	
  La	
  identidad	
  posicional	
  ha	
  surgido	
  en	
  los	
  últimos	
  
20	
   años	
   como	
   uno	
   de	
   los	
   principios	
   de	
   organización	
   básicos	
   en	
   el	
   control	
   de	
   la	
  
diversidad	
   neuronal	
   (Briscoe	
   et	
   al.,	
   2008;	
   Briscoe	
   et	
   al.,	
   2000;	
   Briscoe	
   et	
   al.,	
   2015;	
  
Dessaud	
  et	
  al.,	
  2008;	
  Guillemot,	
  2007;	
  Jessell,	
  2000).	
  De	
  acuerdo	
  a	
  este	
  modelo,	
  en	
  el	
  
SN	
  en	
  formación,	
  se	
  establecen	
  coordenadas	
  espaciales	
  que	
  definen	
  a	
  los	
  ejes	
  neurales	
  
relevantes	
   en	
   la	
   especificación	
   celular:	
   el	
   antero-­‐posterior	
   (A-­‐P)	
   y	
   el	
   dorso-­‐ventral	
  
(D-­‐V).	
   Como	
   resultado,	
   se	
   produce	
   la	
   regionalización	
   del	
   tubo	
   neural	
   en	
   donde	
   la	
  
ubicación	
  de	
  cada	
  progenitor	
  en	
  el	
  eje	
  A-­‐P	
  y	
  D-­‐V	
  determina	
  su	
  destino.	
  	
  
Estaregionalización	
   está	
   mediada	
   por	
   la	
   acción	
   de	
   morfógenos,	
   moléculas	
  
difusibles	
  que	
  actúan	
  a	
  cierta	
  distancia	
  del	
  tejido	
  que	
   lo	
  origina.	
  De	
  esta	
  forma,	
  cada	
  
región	
  es	
  alcanzada	
  por	
  una	
  combinación	
  y	
  concentración	
  determinada	
  de	
  morfógenos	
  
según	
  su	
  posición	
  que	
  induce	
  respuestas	
  celulares	
  específicas	
  de	
  manera	
  dependiente	
  
de	
  su	
  ubicación	
  (Jessell,	
  2000;	
  Tanabe	
  et	
  al.,	
  1996).	
  
A	
   lo	
   largo	
   del	
   eje	
   A-­‐P,	
   la	
   regionalización	
   es	
   inducida	
   por	
   la	
   acción	
   de	
   ácido	
  
retinoico	
  (AR)	
  y	
  de	
  FGFs.	
  El	
  AR	
  proviene	
  de	
  los	
  somitas	
  adyacentes	
  al	
  tubo	
  neural	
  que	
  
derivan	
  del	
  mesodermo	
  paraxial	
  y	
  actúan	
  en	
  la	
  parte	
  caudal	
  del	
  cerebro	
  posterior	
  y	
  en	
  
segmentos	
  anteriores	
  de	
  la	
  médula	
  espinal	
  (Fig.	
  3D).	
  Los	
  FGFs	
  ejercen	
  su	
  acción	
  sobre	
  
la	
   parte	
   caudal	
   de	
   la	
   médula	
   espinal	
   y	
   son	
   inicialmente	
   secretados	
   por	
   el	
   nodo	
   en	
  
regresión	
  y	
  la	
  placa	
  neural.	
  En	
  respuesta	
  a	
  estos	
  morfógenos	
  se	
  activa	
  la	
  expresión	
  de	
  
factores	
   de	
   transcripción	
   Hox	
   específicos	
   en	
   distintas	
   regiones	
   rostro-­‐caudales,	
   que	
  
luego	
  estarán	
  involucrados	
  tanto	
  en	
  la	
  regionalización,	
  como	
  en	
  definir	
   los	
  diferentes	
  
destinos	
  celulares	
  en	
  el	
  cerebro	
  posterior	
  y	
  en	
   la	
  médula	
  espinal	
   (Dasen	
  et	
  al.,	
  2009;	
  
Philippidou	
  et	
  al.,	
  2013).	
  
Introducción	
  
	
   11	
  
En	
  el	
  establecimiento	
  de	
  la	
  polaridad	
  D-­‐V,	
   los	
  morfógenos	
  más	
  relevantes	
  son	
  
las	
  BMPs	
  de	
  origen	
  dorsal	
  y	
  Sonic	
  Hedgehog	
  (Shh)	
  producido	
  por	
  estructuras	
  ventrales	
  
que	
   establecen	
   en	
   conjunto	
   dos	
   gradientes	
   antiparalelos	
   (Fig.	
   3D).	
   Inicialmente,	
   las	
  
estructuras	
  que	
  producen	
  estas	
  moléculas	
  son	
  el	
  ectodermo	
  adyacente	
  al	
  tubo	
  neural,	
  
que	
   libera	
   BMPs,	
   y	
   la	
   notocorda	
   (mesodermo	
   axial),	
   que	
   secreta	
   Shh	
   (Fig.	
   3C,D).	
  
Conforme	
   avanza	
   el	
   desarrollo,	
   la	
   placa	
   del	
   techo	
   y	
   la	
   placa	
   del	
   piso	
   actúan	
   como	
  
fuentes	
   secundarias	
   de	
   BMPs	
   y	
   Shh,	
   respectivamente	
   (Fig.	
   3D).	
   Otras	
   señales	
  
inductoras	
   que	
   también	
   participan	
   en	
   la	
   especificación	
   D-­‐V	
   son	
   los	
   FGFs,	
   el	
   AR	
   y	
  
proteínas	
  Wnt	
  (Dessaud	
  et	
  al.,	
  2008;	
  Le	
  Dreau	
  et	
  al.,	
  2012;	
  Ulloa	
  et	
  al.,	
  2007).	
  
	
  
Figura	
  3.	
  Neurulación	
  y	
  origen	
  del	
  patterning	
  Dorso-­‐Ventral.	
  	
  
A	
   y	
   A’)	
   La	
   Placa	
   neural	
   (violeta)	
   está	
   rodeada	
   por	
   el	
   ectodermo	
   (Ect,	
   verde).	
   Ventralmente,	
   se	
   encuentra	
   la	
  
notocorda	
   (NT,	
   naranja),	
   y	
   a	
   ambos	
   lados	
   de	
   esta,	
   el	
   mesodermo	
   paraxial	
   (MP,	
   amarillo)	
   que	
   dará	
   lugar	
   a	
   los	
  
somitas	
  (S,	
  en	
  C,	
  amarillo).	
  B	
  y	
  B’)	
  Plegado	
  de	
  la	
  placa	
  neural.	
  El	
  ectodermo	
  se	
  pliega	
  dejando	
  a	
  la	
  placa	
  neural	
  por	
  
debajo.	
  C	
  y	
  C’)	
  Formación	
  del	
  tubo	
  neural.	
  Se	
  cierra	
  la	
  placa	
  neural	
  constituyéndose	
  en	
  un	
  tubo.	
  D)	
  Regionalización	
  
del	
   tubo	
  neural	
   en	
  el	
   eje	
  D-­‐V	
  a	
  partir	
   de	
  moléculas	
   señalizadoras	
  de	
   tejidos	
   adyacentes:	
  BMPs	
  primero	
  desde	
  el	
  
ectodermo	
  y	
  luego	
  desde	
  la	
  placa	
  del	
  techo	
  (pt),	
  Shh	
  desde	
  la	
  notocorda	
  y	
  luego	
  desde	
  la	
  placa	
  del	
  piso	
  (pp),	
  y	
  AR	
  
desde	
  los	
  somitas.	
  D’)	
  Sección	
  transversal	
  del	
  tubo	
  neural	
  (Adaptado	
  de	
  Jessell,	
  2000),	
  (Las	
  microfotografías	
  son	
  de	
  
K.	
  Tosney	
  y	
  G.	
  Schoenwolf	
  en	
  Gilbert,	
  2000).	
  
	
  
Introducción	
  
	
   12	
  
ESTABLECIMIENTO	
  DE	
  LOS	
  DOMINIOS	
  PROGENITORES	
  
La	
   médula	
   espinal	
   embrionaria,	
   la	
   porción	
   más	
   caudal	
   del	
   tubo	
   neural,	
   ha	
  
servido	
   como	
   un	
   sistema	
   ideal	
   para	
   entender	
   los	
   mecanismos	
   subyacentes	
   a	
   la	
  
especificación	
   celular	
   en	
   vertebrados.	
   En	
   coordenadas	
   espaciales	
   específicas	
   se	
   han	
  
definido	
   11	
   dominios	
   de	
   progenitores	
   restringidos	
   dorso-­‐ventralmente:	
   6	
   dorsales	
  
(dP1-­‐dP6)	
   y	
   5	
   ventrales	
   (p0-­‐p3	
   y	
   pMN).	
   Estos	
   dominios	
   restringidos	
   surgen	
   de	
   la	
  
expresión	
   combinatoria	
   de	
   un	
   grupo	
   de	
   factores	
   de	
   trascripción,	
   que	
   representan	
  
blancos	
  de	
  las	
  moléculas	
  inductoras	
  BMPs	
  y	
  de	
  Shh	
  (Briscoe	
  et	
  al.,	
  2008;	
  Briscoe	
  et	
  al.,	
  
2000;	
  Briscoe	
  et	
  al.,	
  2015;	
  Jessell,	
  2000;	
  Le	
  Dreau	
  et	
  al.,	
  2012).	
  La	
  zona	
  ventricular	
  (ZV)	
  
es	
   la	
   región	
   del	
   tubo	
   neural	
   caudal	
   que	
   alberga	
   al	
   arreglo	
   D-­‐V	
   ordenado	
   de	
  
progenitores.	
   A	
   partir	
   de	
   los	
   diferentes	
   dominios	
   se	
   originan	
   las	
   distintas	
   clases	
   de	
  
neuronas	
  espinales	
  (Fig.	
  4A).	
  
El	
   primer	
   paso	
   en	
   el	
   establecimiento	
   del	
   arreglo	
   D-­‐V	
   de	
   progenitores	
   es	
   la	
  
interpretación	
   de	
   los	
   gradientes	
   extracelulares.	
   Como	
   se	
   señaló	
   anteriormente,	
   la	
  
especificación	
  ventral	
  depende	
  fundamentalmente	
  de	
  la	
  acción	
  de	
  Shh,	
  secretado	
  por	
  
la	
   notocorda	
   y	
  más	
   tarde,	
   por	
   la	
   placa	
   del	
   piso.	
   El	
  modelo	
   establecido	
  propone	
  que	
  
variaciones	
  en	
   la	
  concentración	
  de	
  Shh	
  en	
  dos	
  o	
  tres	
  órdenes	
  de	
  magnitud	
  a	
   lo	
   largo	
  
del	
   eje	
  D-­‐V,	
   junto	
   con	
  el	
   tiempo	
  de	
  exposición	
   al	
  morfógeno,	
   determinan	
  el	
   destino	
  
que	
   adoptarán	
   las	
   respectivas	
   células	
   progenitoras	
   ventrales	
   (Dessaud	
   et	
   al.,	
   2010;	
  
Dessaud	
  et	
  al.,	
  2007;	
  Stamataki	
  et	
  al.,	
  2005).	
  La	
  inducción	
  de	
  las	
  clases	
  neuronales	
  más	
  
ventrales	
   requiere	
   concentraciones	
   de	
   Shh	
  mayores	
   y	
   por	
   tiempos	
  más	
   prolongados	
  
que	
  las	
  producidas	
  a	
  mayor	
  distancia	
  del	
  centro	
  inductor	
  (Fig.	
  3C,	
  Balaskas	
  et	
  al.,	
  2012;	
  
Chiang	
  et	
  al.,	
  1996;	
  Dessaud	
  et	
  al.,	
  2010;	
  Dessaud	
  et	
  al.,	
  2007;	
  Jessell,	
  2000;	
  Lek	
  et	
  al.,	
  
2010).	
   Experimentos	
   de	
   hace	
   más	
   de	
   15	
   años	
   determinaron	
   que	
   el	
   gradiente	
   de	
  
actividad	
  de	
  Shh	
  controla	
   la	
  expresión	
  combinatoria	
  de	
  factores	
  de	
  transcripción	
  que	
  
establecen	
   los	
   dominios	
   de	
   progenitores	
   en	
   el	
   eje	
   D-­‐V.	
   Estos	
   genes	
   de	
   patterning	
  
codifican	
  para	
  un	
  grupo	
  de	
  proteínas	
  que	
  contienen	
  HD	
  (homeodominio):	
  Pax6,	
  Dbx1,	
  
Dbx2,	
  Nkx6-­‐1,	
  Nkx6-­‐2,	
  Nkx2-­‐2	
  e	
   Irx3,	
  y	
   la	
  proteína	
  que	
  contiene	
  dominio	
  bHLH	
  (basic	
  
Helix	
  Loop	
  Helix):	
  Olig2	
  (Fig.	
  4B,	
  Briscoeet	
  al.,	
  2000;	
  Ericson	
  et	
  al.,	
  1997;	
  Muhr	
  et	
  al.,	
  
2001;	
  Novitch	
  et	
  al.,	
  2001;	
  Pierani	
  et	
  al.,	
  2001;	
  Vallstedt	
  et	
  al.,	
  2001).	
  La	
   inducción	
  o	
  
represión	
  de	
  estos	
  factores	
  de	
  transcripción	
  está	
  controlada	
  por	
  Shh.	
  	
  
Introducción	
  
	
   13	
  
En	
   primer	
   lugar,	
   las	
   proteínas	
   de	
   la	
   familia	
   Gli	
   (Gli1-­‐3)	
   son	
   los	
   efectores	
  
transcripcionales	
   de	
   la	
   vía	
   de	
   Shh	
   (Bai	
   et	
   al.,	
   2004;	
   Lei	
   et	
   al.,	
   2004).	
   Según	
   la	
  
concentración	
  de	
  Shh	
  en	
  los	
  progenitores	
  en	
  el	
  eje	
  D-­‐V,	
  las	
  proteínas	
  Gli	
  se	
  encuentran	
  
como	
   represores	
   transcripcionales	
   (GliR)	
   o	
   proteínas	
   activadoras	
   (GliA).	
   Así,	
   el	
  
gradiente	
  de	
  Shh	
  se	
  transmite	
  en	
  cada	
  célula	
  a	
  lo	
  largo	
  del	
  eje	
  D-­‐V,	
  como	
  un	
  gradiente	
  
opuesto	
  de	
  GliA	
  y	
  GliR	
  (Fig.	
  4B,	
  Briscoe	
  et	
  al.,	
  2001;	
  Briscoe	
  et	
  al.,	
  2015;	
  Cohen	
  et	
  al.,	
  
2013;	
   Jessell,	
   2000;	
  Oosterveen	
   et	
   al.,	
   2012;	
   Stamataki	
   et	
   al.,	
   2005).	
   Se	
  describieron	
  
dos	
  mecanismos	
  para	
   la	
   señalización	
  de	
   Shh:	
   uno	
   local,	
   cerca	
   de	
   la	
   fuente	
   de	
   Shh	
   y	
  
otro	
  de	
  largo	
  alcance,	
  en	
  regiones	
  ventriculares	
  más	
  distales.	
  La	
  inducción	
  de	
  los	
  genes	
  
blanco	
   de	
   Shh	
  más	
   ventrales	
   (local),	
   depende	
   de	
   la	
   actividad	
   de	
  GliA.	
   En	
   cambio,	
   la	
  
“activación”	
  de	
   los	
  genes	
  expresados	
  en	
   regiones	
  más	
  dorsales	
   (mecanismo	
  de	
   largo	
  
alcance)	
  es	
  el	
   resultado	
  de	
   la	
  desrepresión	
  de	
   las	
  proteínas	
  GliR	
   (Cohen	
   et	
  al.,	
  2013;	
  
Litingtung	
   et	
   al.,	
   2000;	
  Oosterveen	
   et	
   al.,	
   2012).	
   Se	
  ha	
  demostrado	
  que	
   las	
   regiones	
  
regulatorias	
   de	
   los	
   genes	
   de	
   patterning	
   tienen	
   sitios	
   de	
   unión	
   a	
   Gli	
   con	
   diferente	
  
afinidad	
   y	
   esto	
  podría	
   contribuir	
   a	
   la	
   interpretación	
  del	
   gradiente	
  de	
   Shh.	
   Los	
   genes	
  
que	
  requieren	
  de	
  la	
  actividad	
  de	
  GliA,	
  tienen	
  sitios	
  de	
  alta	
  afinidad,	
  y	
  los	
  genes	
  blanco	
  
más	
   distales,	
   que	
   dependen	
   de	
   la	
   desrepresión	
   de	
   GliR	
   presentan	
   sitios	
   de	
   menor	
  
afinidad	
  (Cohen	
  et	
  al.,	
  2013;	
  Oosterveen	
  et	
  al.,	
  2012;	
  Peterson	
  et	
  al.,	
  2012).	
  	
  
Por	
  otra	
  parte,	
  se	
  ha	
  demostrado	
  que	
  las	
  regiones	
  regulatorias	
  de	
  los	
  genes	
  de	
  
patterning	
  tienen	
  también	
  sitios	
  de	
  unión	
  a	
  los	
  factores	
  de	
  transcripción	
  de	
  la	
  familia	
  
SoxB1	
  (Sox1-­‐3)	
  y	
  esto	
  contribuye	
  a	
  su	
  activación	
  independiente	
  de	
  la	
  actividad	
  de	
  Gli.	
  
Las	
  proteínas	
  SoxB1	
  se	
  expresan	
  de	
  manera	
  uniforme	
  en	
  el	
  neuroepitelio	
  y	
  proveen	
  de	
  
contexto	
  neural	
  a	
  la	
  acción	
  de	
  Shh.	
  De	
  esta	
  forma,	
  el	
  número,	
  la	
  afinidad	
  y	
  la	
  ubicación	
  
los	
  sitios	
  de	
  unión	
  a	
  las	
  proteínas	
  SoxB1	
  en	
  los	
  elementos	
  regulatorios	
  de	
  los	
  genes	
  de	
  
patterning,	
   determinan	
   su	
   actividad	
   y	
   su	
   capacidad	
   de	
   respuesta	
   a	
   la	
   cantidad	
   de	
  
GliA/GliR	
  según	
  su	
  posición	
  en	
  el	
  eje	
  D-­‐V.	
  (Cohen	
  et	
  al.,	
  2013;	
  Oosterveen	
  et	
  al.,	
  2012;	
  
Oosterveen	
  et	
  al.,	
  2013;	
  Peterson	
  et	
  al.,	
  2012).	
  
Por	
  último,	
  los	
  genes	
  de	
  patterning	
  se	
  regulan	
  entre	
  sí	
  a	
  través	
  de	
  interacciones	
  
represoras	
  cruzadas.	
  Este	
  proceso	
  garantiza	
  la	
  adquisición	
  de	
  una	
  identidad	
  definida	
  y	
  
simultáneamente	
   previene	
   la	
   ejecución	
   de	
   los	
   programas	
   transcripcionales	
  
alternativos.	
  Por	
  ejemplo,	
  Nkx2-­‐2	
  se	
  expresa	
  en	
  el	
  dominio	
  más	
  ventral	
   (p3),	
  y	
   limita	
  
Introducción	
  
	
   14	
  
con	
  progenitores	
  que	
  expresan	
  Pax6	
  (pMN)	
  (Fig.	
  4B).	
  En	
  ausencia	
  de	
  Pax6,	
  el	
  dominio	
  
Nkx2-­‐2	
  se	
  expande	
  dorsalmente	
  y	
  a	
  su	
  vez,	
  la	
  expresión	
  ectópica	
  de	
  Pax6	
  es	
  suficiente	
  
para	
   reprimir	
   a	
   Nkx2-­‐2	
   (Briscoe	
   et	
   al.,	
   2000;	
   Ericson	
   et	
   al.,	
   1997).	
   De	
   forma	
   similar,	
  
Olig2/Irx3,	
   Nkx6-­‐1/Dbx2,	
   y	
   Dbx1/Nkx6-­‐2	
   forman	
   pares	
   de	
   represión	
   cruzada	
   que	
  
generan	
  límites	
  precisos	
  entre	
  dominios	
  de	
  progenitores	
  adyacentes	
  (Fig.	
  4B,	
  Novitch	
  
et	
   al.,	
   2001;	
   Sander	
   et	
   al.,	
   2000;	
   Vallstedt	
   et	
   al.,	
   2001).	
   Esto	
   determina	
   que	
   los	
  
represores	
   transcripcionales	
   río	
   abajo	
   de	
   la	
   señal	
   de	
   Shh	
   establecen	
   una	
   red	
  
transcripcional	
   que	
   asegura	
   que	
   las	
   células	
   adquieran	
   una	
   identidad	
   única	
   y	
   que	
   se	
  
constituyan	
   límites	
  precisos	
   lo	
   largo	
  del	
  eje	
  D-­‐V	
   (Briscoe	
   et	
  al.,	
  2015;	
  Dessaud	
   et	
  al.,	
  
2008;	
  Jessell	
  et	
  al.,	
  2000).	
  
	
  
Figura	
  4.	
  Establecimiento	
  de	
  progenitores	
  ventriculares.	
  	
  
A)	
   En	
   respuesta	
   a	
   los	
   gradientes	
   dorsales	
   de	
   BMPs	
   y	
  WNT	
   y	
   al	
   gradiente	
   ventral	
   de	
   Shh	
   se	
   generan	
   regiones	
  
espacialmente	
  restringidas	
  en	
  la	
  ZV.	
  Estas	
  regiones	
  constituyen	
  los	
  dominios	
  de	
  progenitores	
  ventriculares	
  pd1-­‐
6,	
  p0-­‐p3	
  y	
  pMN	
   los	
   cuales	
  determinan	
   la	
   identidad	
  celular,	
  morfología,	
   función	
  y	
   conectividad	
  de	
   los	
  distintos	
  
grupos	
  de	
  neuronas	
   espinales.	
  B)	
   Los	
   efectores	
   celulares	
  de	
   Shh	
   son	
   las	
   proteínas	
  Gli	
   que	
   activan	
  o	
   reprimen	
  
genes	
   en	
   posiciones	
   dorso-­‐ventrales	
   específicas.	
   La	
   relación	
   de	
   proteínas	
   Gli	
   activadoras	
   (GliA)	
   y	
   represoras	
  
(GliR),	
   los	
   factores	
   neuronales	
   expresados	
   uniformemente	
   (proteínas	
   SoxB1)	
   y	
   la	
   activación	
   de	
   factores	
   de	
  
transcripción	
  blanco,	
  culminan	
  en	
  el	
  establecimiento	
  de	
  cada	
  uno	
  de	
  los	
  5	
  dominios	
  de	
  progenitores	
  neurales	
  en	
  
el	
  eje	
  D-­‐V,	
  definidos	
  por	
  la	
  expresión	
  combinatoria	
  de	
  estos	
  genes.	
  Adaptado	
  de	
  (Briscoe	
  et	
  al.,	
  2015;	
  Cohen	
  et	
  
al.,	
  2013;	
  Jessell,	
  2000).	
  
	
  
En	
   resumen,	
  el	
  patrón	
  de	
  expresión	
  génica	
  en	
  el	
   tubo	
  neural	
  está	
  gobernado	
  
por	
   una	
   combinación	
   de	
   niveles	
   de	
   GliA	
   y	
   GliR	
   en	
   el	
   eje	
   D-­‐V,	
   las	
   proteínas	
   SoxB1	
  
expresadas	
  uniformemente	
   en	
   el	
   tejido	
   y	
   las	
   represiones	
   cruzadas	
   entre	
   factores	
   de	
  
transcripción	
  con	
  HD	
  y	
  bHLH	
   (Briscoe	
   et	
  al.,	
  2015).	
  Esta	
  compleja	
   red	
   transcripcional	
  
genera	
   en	
   el	
   tubo	
   neural	
   ventral	
   cinco	
   dominios	
   de	
   progenitores,	
   cada	
   uno	
   de	
   los	
  
Introducción	
  
	
   15	
  
cuales	
  expresa	
  una	
  combinación	
  específica	
  de	
  genes	
  de	
  patterning.	
  Los	
  cinco	
  dominiosde	
   progenitores	
   espacialmente	
   restringidos	
   son	
   responsables	
   de	
   la	
   formación	
   de	
   los	
  
distintos	
   subgrupos	
   de	
   neuronas	
   ventrales	
   espinales	
   involucradas	
   en	
   los	
   circuitos	
  
motores	
  espinales,	
  las	
  interneuronas	
  V0-­‐V3	
  (IN	
  V0-­‐V3)	
  y	
  las	
  motoneuronas	
  (MN)	
  (Fig.	
  
4).	
  	
  
En	
   la	
   región	
   dorsal,	
   los	
   factores	
   de	
   transcripción	
   Pax3	
   y	
   Pax7	
   se	
   expresan	
  
tempranamente	
  en	
  la	
  placa	
  neural,	
   inducidos	
  por	
  BMPs	
  provenientes	
  del	
  ectodermo.	
  
Pax3/7	
  se	
  restringen	
  a	
  los	
  progenitores	
  dorsales	
  ya	
  que	
  su	
  expresión	
  es	
  reprimida	
  por	
  
Shh	
  (Liem	
  et	
  al.,	
  1995).	
  Se	
  ha	
  propuesto	
  que,	
  a	
  diferencia	
  de	
  la	
  especificación	
  ventral	
  
donde	
   las	
   proteínas	
   con	
   HD	
   son	
   fundamentales,	
   en	
   el	
   tubo	
   neural	
   dorsal	
   la	
  
instauración	
   de	
   dominios	
   es	
   resultado	
   de	
   un	
   código	
   combinatorio	
   de	
   proteínas	
   con	
  
motivos	
  bHLH	
   (Gowan	
   et	
  al.,	
  2001).	
  Por	
  ejemplo,	
  Atoh1	
   (Atonal)	
   y	
  Neurogenina1,	
   se	
  
expresan	
   en	
   respuesta	
   a	
   BMPs,	
   en	
   los	
   territorios	
   complementarios	
   dP1	
   y	
   dP2,	
   y	
   su	
  
interacción	
  determina	
  los	
  destinos	
  neuronales	
  dI1	
  y	
  dI2	
  (Gowan	
  et	
  al.,	
  2001).	
  Ascl1	
  se	
  
expresa	
   en	
   los	
   dominios	
   dp2-­‐dp5	
   y,	
   junto	
   con	
  Neurogenina2,	
   son	
  necesarios	
   para	
   la	
  
correcta	
   formación	
   de	
   las	
   interneuronas	
   dI3	
   y	
   dI5	
   (Helms	
   et	
   al.,	
   2005;	
   Kriks	
   et	
   al.,	
  
2005).	
  Las	
  Interneuronas	
  dorsales	
  derivadas	
  de	
  los	
  dominios	
  más	
  ventrales	
  (dP4-­‐dP6)	
  
definidas	
   por	
   el	
   factor	
   de	
   transcripción	
   Lbx1,	
   parecen	
   ser	
   independientes	
   de	
   la	
  
señalización	
   de	
   BMPs	
   desde	
   la	
   placa	
   del	
   techo	
   (Muller	
   et	
   al.,	
   2002).	
   En	
   resumen,	
   la	
  
acción	
   combinatoria	
   de	
   proteínas	
   con	
   HD	
   y	
   bHLH	
   es	
   importante	
   para	
   el	
  
establecimiento	
   de	
   dominios	
   de	
   progenitores	
   dorsales	
   y	
   los	
   destinos	
   neuronales	
  
respectivos	
  (Helms	
  et	
  al.,	
  2003;	
  Le	
  Dreau	
  et	
  al.,	
  2012;	
  Liu	
  et	
  al.,	
  2005).	
  
POBLACIONES	
  NEURONALES	
  ESPINALES	
  
Como	
   se	
   señaló	
   en	
   la	
   sección	
   anterior,	
   durante	
   el	
   desarrollo	
   de	
   la	
   médula	
  
espinal	
   embrionaria	
   los	
   progenitores	
   neuroepiteliales	
   adoptan	
   una	
   identidad	
  
posicional	
   única	
   definida	
   por	
   la	
   expresión	
   combinada	
   de	
   factores	
   de	
   transcripción.	
  
Luego,	
  los	
  progenitores	
  arrestan	
  su	
  ciclo	
  celular	
  y	
  sufren	
  una	
  migración	
  estereotipada	
  
fuera	
   de	
   la	
   ZV	
   mientras	
   inician	
   un	
   programa	
   genético	
   de	
   diferenciación	
   neuronal	
  
Introducción	
  
	
   16	
  
relacionado	
  a	
   la	
   función	
  que	
  van	
  a	
  cumplir	
  en	
   los	
  circuitos	
  neurales	
   (Ge	
  et	
  al.,	
  2006;	
  
Guillemot,	
  2007).	
  
En	
   la	
   región	
   ventral,	
   se	
   generan	
   inicialmente	
   al	
   menos	
   cinco	
   poblaciones	
  
molecularmente	
   distintas	
   de	
   neuronas:	
   las	
   MN	
   y	
   las	
   interneuronas	
   V0-­‐V3.	
   Las	
   MN	
  
migran	
  hacia	
  el	
  asta	
  ventral	
  y	
  se	
  organizan	
  en	
  unidades	
  discretas	
  que	
  inervan	
  músculos	
  
determinados	
   y	
   controlan	
   su	
   contracción	
   (Goulding	
   et	
   al.,	
   2002;	
   Jessell,	
   2000).	
   Una	
  
parte	
   importante	
   de	
   las	
   interneuronas	
   ventrales	
   conforma	
   las	
   redes	
   neuronales	
   que	
  
gobiernan	
  la	
  actividad	
  motora.	
  En	
  la	
  última	
  década	
  se	
  ha	
  estudiado	
  cuál	
  es	
  el	
  papel	
  de	
  
varios	
   grupos	
   de	
   interneuronas	
   y	
   algunas	
   de	
   las	
   características	
   de	
   la	
   conectividad	
  
(Crone	
   et	
   al.,	
   2008;	
  Gosgnach	
   et	
   al.,	
   2006;	
   Lanuza	
   et	
   al.,	
   2004;	
   Talpalar	
   et	
   al.,	
   2013;	
  
Zhang	
  et	
  al.,	
  2014;	
  Zhang	
  et	
  al.,	
  2008).	
  
Se	
   ha	
   propuesto	
   que	
   cada	
   población	
   neuronal	
   embrionaria	
   está	
   conformada	
  
por	
   neuronas	
   con	
   características	
   comunes,	
   como	
   el	
   tipo	
   de	
   neurotransmisión	
   y	
   su	
  
proyección	
   axonal.	
   Sin	
   embargo,	
   la	
   caracterización	
   sistemática	
   de	
   las	
   células	
  
pertenecientes	
   a	
   un	
   mismo	
   grupo	
   ha	
   revelado	
   una	
   heterogeneidad	
   importante.	
   Un	
  
ejemplo	
  notable	
  son	
  las	
  neuronas	
  V1,	
  un	
  grupo	
  de	
  neuronas	
  inhibitorias	
  espinales	
  que	
  
se	
  caracterizan	
  por	
   la	
  expresión	
  de	
   la	
  proteína	
  En1	
  (Gosgnach	
  et	
  al.,	
  2006;	
  Matise	
  et	
  
al.,	
  1997;	
  Vallstedt	
  et	
  al.,	
  2001;	
  Zhang	
  et	
  al.,	
  2014).	
  Experimentos	
  de	
  seguimiento	
  de	
  
linaje	
  determinaron	
  que	
  al	
  menos	
  dos	
  subtipos	
  de	
  neuronas	
  espinales,	
   las	
  células	
  de	
  
Renshaw	
   y	
   las	
   interneuronas	
   inhibitorias	
   “Ia”,	
   ambas	
   con	
   propiedades	
   fisiológicas	
  
discernibles,	
  derivan	
  del	
  grupo	
  V1	
  (Alvarez	
  et	
  al.,	
  2005;	
  Sapir	
  et	
  al.,	
  2004;	
  Saueressig	
  et	
  
al.,	
   1999;	
   Stam	
   et	
   al.,	
   2012).	
   Sin	
   embargo,	
   estos	
   dos	
   tipos	
   neuronales	
   constituyen	
  
menos	
   del	
   20%	
   de	
   la	
   población	
   total	
   de	
   IN	
   V1.	
   Recientemente,	
   el	
   análisis	
   de	
   la	
  
expresión	
   combinada	
   de	
   19	
   factores	
   de	
   transcripción	
   ha	
   permitido	
   identificar	
  
alrededor	
  de	
   50	
   subgrupos	
  dentro	
  del	
   linaje	
   En1+	
   (Bikoff	
   et	
   al.,	
   2016;	
  Gabitto	
   et	
   al.,	
  
2016).	
   De	
   esta	
   forma,	
   se	
   revela	
   una	
   sorprendente	
   diversidad	
   dentro	
   de	
   la	
   clase	
  
neuronal	
  temprana	
  V1,	
  donde	
  se	
  propone	
  que	
  cada	
  subclase,	
  todas	
  ellas	
   inhibitorias,	
  
tiene	
  propiedades	
  fisiológicas	
  y	
  conectividad	
  distintivas	
  en	
  los	
  circuitos	
  motores.	
  Estos	
  
estudios	
   refuerzan	
   el	
   concepto	
   de	
   que	
   la	
   posición	
   de	
   los	
   progenitores	
   establece	
   el	
  
primer	
  paso	
  en	
  la	
  especificación	
  de	
  las	
  clases	
  neuronales	
  con	
  características	
  fisiológicas	
  
Introducción	
  
	
   17	
  
comunes,	
   aunque	
   más	
   tarde	
   existen	
   mecanismos	
   para	
   incrementar	
   la	
   variabilidad	
  
dentro	
  de	
  un	
  mismo	
  subtipo.	
  
PROGENITORES	
  P0:	
  DBX1	
  Y	
  LAS	
  INTERNEURONAS	
  V0	
  
El	
  dominio	
  de	
  progenitores	
  p0	
   se	
  encuentra	
  en	
   la	
   región	
   intermedia	
  del	
   tubo	
  
neural	
   y	
   se	
   caracteriza	
   por	
   la	
   expresión	
   selectiva	
   del	
   factor	
   de	
   transcripción	
   Dbx1	
  
(Developing	
  brain	
  homeobox	
  1).	
  Las	
  células	
  progenitoras	
  p0	
  también	
  expresan	
  Dbx2	
  y	
  
Pax6,	
   aunque	
   a	
   diferencia	
   de	
  Dbx1,	
   estos	
   factores	
   de	
   transcripción	
   son	
   compartidos	
  
con	
  otros	
  dominios	
  en	
  el	
  eje	
  D-­‐V	
  (Fig.	
  5A).	
  
Entre	
  los	
  estadios	
  embrionarios	
  E10	
  y	
  E12.5	
  en	
  el	
  ratón,	
  los	
  progenitores	
  Dbx1+	
  
producen	
   las	
   interneuronas	
   espinalesV0	
   (Fig.	
   4A	
   y	
   5A).	
   Al	
   abandonar	
   la	
   ZV,	
   las	
  
neuronas	
  V0	
  siguen	
  un	
  patrón	
  de	
  migración	
  ventromedial	
  y	
  extienden	
  sus	
  axones	
  hacia	
  
la	
  placa	
  del	
  piso	
  para	
  cruzar	
  la	
  línea	
  media	
  de	
  la	
  médula	
  espinal	
  a	
  través	
  de	
  la	
  comisura	
  
ventral	
  (Moran-­‐Rivard	
  et	
  al.,	
  2001;	
  Pierani	
  et	
  al.,	
  2001).	
  	
  
A	
  pesar	
  de	
  compartir	
  el	
  origen,	
  el	
  patrón	
  de	
  migración	
  y	
  la	
  proyección	
  axonal,	
  
se	
   encontró	
   que	
   las	
   neuronas	
   V0	
   son	
   heterogéneas	
   en	
   su	
   fenotipo	
   de	
  
neurotransmisión.	
  Existen	
  IN	
  V0	
  que	
  expresan	
  el	
  transportador	
  vesicular	
  de	
  glutamato	
  
característico	
   de	
   las	
   neuronas	
   excitatorias,	
   y	
   neuronas	
   V0	
   que	
   expresan	
   el	
  
transportador	
  vGAT,	
  el	
   cual	
   reporta	
   identidad	
  glicinérgica	
  y/o	
  GABAérgica	
   (Lanuza	
   et	
  
al.,	
   2004).	
   Se	
   encontró	
   que	
   esta	
   heterogeneidad	
   dentro	
   de	
   las	
   IN	
   V0	
   se	
   debe	
   a	
  
diferencias	
   en	
   los	
   progenitores	
   que	
   dan	
   origen	
   a	
   cada	
   subclase.	
   La	
   expresión	
   de	
   los	
  
factores	
   de	
   transcripción	
   Pax3	
   y	
   Pax7	
   subdividen	
   al	
   dominio	
   ventricular	
   p0	
   en	
   dos	
  
mitades,	
   una	
   región	
   dorsal	
   (Pax3/7+)	
   y	
   una	
   ventral	
   (Pax3/7-­‐)	
   (Fig.	
   5A	
   Pierani	
   et	
   al.,	
  
2001).	
  Las	
  células	
  del	
  domino	
  p0-­‐ventral	
  producen	
  el	
  subgrupo	
  de	
   interneuronas	
  V0V	
  
que	
   expresan	
   el	
   marcador	
   postmitótico	
   Evx1	
   (Even-­‐skipped	
   homeobox	
   1)	
   y	
   son	
  
glutamatérgicas,	
  mientras	
  que	
  los	
  progenitores	
  neuroepiteliales	
  que	
  se	
  asientan	
  en	
  el	
  
dominio	
  p0	
  dorsal	
   generan	
   las	
   interneuronas	
  V0	
   inhibitorias	
   (V0D,	
   Fig.	
   5B,	
  Goulding,	
  
2009;	
  Lanuza	
  et	
  al.,	
  2004;	
  Zagoraiou	
  et	
  al.,	
  2009).	
  	
  
Además	
   de	
   las	
   neuronas	
   V0V	
   y	
   V0D,	
   se	
   ha	
   demostrado	
   que	
   el	
   dominio	
   p0	
  
también	
  es	
  la	
  fuente	
  de	
  un	
  grupo	
  menos	
  representado	
  de	
  interneuronas	
  colinérgicas	
  y	
  
Introducción	
  
	
   18	
  
glutamatérgicas	
   espinales	
   (V0C	
   y	
   V0G,	
   respectivamente)	
   que	
   se	
   localizan	
   en	
   la	
  
proximidad	
   del	
   canal	
   central	
   y	
   se	
   identifican	
   por	
   la	
   expresión	
   del	
   factor	
   de	
  
transcripción	
  Pitx2	
  (Fig.	
  5B,	
  Zagoraiou	
  et	
  al.,	
  2009).	
  En	
  resumen,	
  el	
  dominio	
  restringido	
  
de	
   progenitores	
   p0	
   del	
   tubo	
   neural	
   embrionario	
   produce	
   al	
   menos	
   4	
   tipos	
   de	
  
interneuronas	
  V0:	
  V0D,	
  V0V,	
  V0C	
  y	
  V0G.	
  
 
Figura	
   5.	
   Dominio	
   de	
  
progenitores	
   p0	
   y	
   subtipos	
  
de	
  neuronas	
  V0.	
  	
  
A)	
   El	
   dominio	
   p0	
   se	
  
caracteriza	
   por	
   la	
   expresión	
  
del	
   factor	
   de	
   transcripción	
  
Dbx1.	
   Dbx2	
   y	
   Pax6	
   se	
  
expresan	
  en	
  todo	
  el	
  territorio	
  
pero	
   no	
   son	
   exclusivos	
   de	
  
este	
  dominio.	
  Pax3/7	
  se	
   
expresan	
   en	
   la	
   porción	
   dorsal	
   del	
   dominio	
   p0	
   y	
   lo	
   dividen	
   en	
   dos	
  mitades.	
  B)	
   A	
   partir	
   de	
   los	
   progenitores	
   p0	
  
Pax3/7+	
  (óvalos	
  celestes)	
  surgen	
   las	
   IN	
   inhibitorias	
  V0D	
  (círculos	
  celestes),	
  mientras	
  que	
   los	
  progenitores	
  Pax3/7
-­‐	
  
(óvalos	
  verdes)	
  se	
  diferencian	
  en	
  las	
  IN	
  excitatorias	
  V0V	
  (círculos	
  verdes).	
  Ambos	
  grupos	
  se	
  ubican	
  en	
  la	
  lámina	
  VIII	
  
de	
   la	
   médula	
   espinal.	
   Las	
   V0C/G	
   colinérgicas	
   y	
   glutamatérgicas	
   respectivamente	
   (círculos	
   naranja),	
   se	
   localizan	
  
próximas	
  al	
  canal	
  central.	
  Adaptado	
  de	
  (Lanuza	
  et	
  al.,	
  2004;	
  Zagoraiou	
  et	
  al.,	
  2009).	
  	
  
	
  
El	
   factor	
   de	
   transcripción	
   Dbx1	
   no	
   solo	
   impone	
   identidad	
   posicional	
   a	
  
progenitores	
  ventriculares	
  sino	
  que	
  también	
  cumple	
  funciones	
  esenciales	
  en	
  el	
  control	
  
de	
   la	
   especificación	
   neuronal.	
   Experimentos	
   de	
   expresión	
   forzada	
   en	
   el	
   tubo	
   neural	
  
embrionario	
   han	
   demostrado	
   que	
   es	
   capaz	
   de	
   dirigir	
   la	
   identidad	
   V0	
   (Pierani	
   et	
   al.,	
  
2001).	
   Los	
   abordajes	
   complementarios	
   de	
   pérdida	
   de	
   función	
   mostraron	
   que	
   en	
  
ausencia	
   de	
   Dbx1,	
   los	
   progenitores	
   p0	
   producen	
   algunas	
   neuronas	
   con	
   las	
  
características	
  típicas	
  de	
  las	
  poblaciones	
  neuronales	
  vecinas.	
  En	
  los	
  ratones	
  mutantes	
  
para	
  Dbx1,	
  parte	
  de	
   las	
  neuronas	
  derivadas	
  del	
  dominio	
  p0	
  expresan	
  En1,	
   (marcador	
  
molecular	
   característico	
   de	
   interneuronas	
   V1),	
   mientras	
   que	
   otras	
   expresan	
   Lbx1,	
  
normalmente	
   expresado	
   en	
   neuronas	
   dorsales	
   (Lanuza	
   et	
   al.,	
   2004;	
   Pierani	
   et	
   al.,	
  
2001).	
  La	
  interpretación	
  de	
  estos	
  cambios	
  ha	
  sido	
  que	
  la	
  expresión	
  de	
  En1	
  representa	
  
la	
  re-­‐especificación	
  de	
  las	
  neuronas	
  V0V	
  en	
  neuronas	
  V1,	
  mientras	
  que	
  la	
  expresión	
  de	
  
Lbx1	
  refleja	
  la	
  conversión	
  de	
  las	
  neuronas	
  V0D	
  en	
  interneuronas	
  dI6.	
  	
  
Introducción	
  
	
   19	
  
De	
   forma	
   similar	
   al	
   control	
   de	
   la	
   diferenciación	
   de	
   las	
   neuronas	
   V0V	
   y	
   V0D	
  
(Lanuza	
   et	
   al.,	
   2004;	
   Pierani	
   et	
   al.,	
   2001),	
   se	
   encontró	
  que	
   la	
  médula	
   espinal	
  Dbx1-­‐/-­‐	
  
carece	
  de	
  expresión	
  de	
  Pitx2,	
  lo	
  que	
  indica	
  que	
  la	
  diferenciación	
  de	
  neuronas	
  V0G	
  y	
  V0C	
  
también	
  es	
  dependiente	
  de	
  Dbx1	
  (Zagoraiou	
  et	
  al.,	
  2009).	
  En	
  resumen,	
  la	
  expresión	
  de	
  
Dbx1	
   define	
   a	
   las	
   células	
   progenitoras	
   del	
   dominio	
   p0	
   y	
   dirige	
   la	
   especificación	
   de	
  
todos	
  los	
  subtipos	
  V0.	
  
Las	
  neuronas	
  V0	
   son	
  el	
   primer	
   grupo	
  de	
   interneuronas	
   embrionarias	
  para	
   las	
  
cuales	
   se	
  demostró	
  una	
   función	
  en	
   los	
   circuitos	
  espinales	
  premotores	
   (Lanuza	
   et	
  al.,	
  
2004).	
  Estos	
  estudios	
  sugirieron	
  que	
  algunas	
  de	
  las	
  poblaciones	
  embrionarias	
  definidas	
  
molecularmente,	
   se	
   diferencian	
   en	
   neuronas	
   maduras	
   que	
   cumplen	
   funciones	
  
particulares	
  en	
  el	
  circuito	
  motor.	
  Las	
  interneuronas	
  V0V/D	
  se	
  asientan	
  en	
  la	
  lámina	
  VIII	
  
de	
  la	
  médula	
  espinal,	
  una	
  región	
  que	
  contiene	
  otras	
  neuronas	
  comisurales.	
  Los	
  axones	
  
de	
   las	
  neuronas	
  comisurales	
  cruzan	
  hacia	
   la	
  mitad	
  ventral	
  contralateral	
  de	
   la	
  médula	
  
espinal	
   vinculando	
   la	
   actividad	
   motora	
   y	
   el	
   movimiento	
   coordinado	
   de	
   las	
  
extremidades	
  en	
  ambos	
  lados	
  del	
  cuerpo	
  (Goulding,	
  2009).	
  La	
  eliminación	
  selectiva	
  de	
  
las	
  neuronas	
  V0,	
  permitió	
  dilucidar	
  su	
  función.	
  En	
  ausencia	
  de	
  las	
  IN	
  V0,	
  se	
  evidencian	
  
períodos	
  de	
  actividad	
  sincronizada	
  entre	
  los	
  miembros	
  derecho	
  e	
  izquierdoinferiores	
  
durante	
   caminata	
   ficticia,	
   en	
   lugar	
   de	
   movimientos	
   alternados	
   que	
   posibilitan	
   la	
  
marcha.	
  Este	
  estudio	
  reveló	
  que	
  las	
  IN	
  V0	
  son	
  componentes	
  clave	
  en	
  el	
  circuito	
  motor	
  
espinal	
   que	
   permite	
   la	
   locomoción	
   ya	
   que	
   intervienen	
   en	
   el	
   control	
   de	
   la	
   actividad	
  
alternada	
  de	
  las	
  MN	
  que	
  inervan	
  a	
  los	
  músculos	
  de	
  los	
  miembros	
  inferiores	
  derecho	
  e	
  
izquierdo	
  (Lanuza	
  et	
  al.,	
  2004).	
  
Estudios	
   posteriores	
   determinaron,	
   mediante	
   abordajes	
   de	
   ablación	
   de	
   las	
  
neuronas	
   V0V	
   ó	
   V0D,	
   que	
   estos	
   dos	
   subgrupos	
   neuronales	
   son	
   requeridos	
  
selectivamente	
   cuando	
   los	
   roedores	
   se	
   desplazan	
   a	
   distintas	
   frecuencias	
   de	
  
locomoción,	
   caminando	
   o	
   trotando.	
   Mientras	
   que	
   las	
   neuronas	
   V0V	
   excitatorias	
  
aseguran	
   la	
   alternancia	
   de	
   los	
   miembros	
   durante	
   el	
   trote,	
   el	
   subgrupo	
   de	
   las	
   V0D	
  
inhibitorias	
   mantienen	
   la	
   coordinación	
   durante	
   la	
   caminata	
   (Bellardita	
   et	
   al.,	
   2015;	
  
Talpalar	
   et	
   al.,	
   2013).	
   Se	
   demuestra	
   así	
   que	
   cada	
   población	
   embrionaria,	
   definida	
  
inicialmente	
   según	
   su	
   origen	
   en	
   el	
   desarrollo,	
   su	
   perfil	
   molecular	
   y	
   su	
   fenotipo	
   de	
  
neurotransmisión,	
  cumple	
  funciones	
  específicas	
  en	
  el	
  circuito	
  motor	
  espinal.	
  
Introducción	
  
	
   20	
  
GLIOGÉNESIS	
  EN	
  LA	
  MÉDULA	
  ESPINAL	
  
Aunque	
   menos	
   estudiada,	
   se	
   han	
   descripto	
   parcialmente	
   los	
   mecanismos	
  
responsables	
  de	
  la	
  generación	
  de	
  células	
  gliales	
  en	
  la	
  médula	
  espinal.	
  Tanto	
  astrocitos	
  
como	
   oligodendrocitos	
   se	
   generan	
   después	
   de	
   la	
   fase	
   neurogénica,	
   a	
   partir	
   de	
  
progenitores	
  remanentes	
  en	
  el	
  tubo	
  neural.	
  	
  
CÉLULAS	
  DE	
  LA	
  GLÍA	
  RADIAL	
  
En	
   el	
   tubo	
   neural	
   temprano,	
   los	
   progenitores	
   neuroepiteliales	
   tienen	
   una	
  
morfología	
   ápico-­‐basal	
   polarizada,	
   y	
   contactan	
   simultáneamente	
   con	
   la	
   superficie	
  
ventricular	
   y	
   con	
   la	
   superficie	
   pial	
   por	
   el	
   extremo	
  basal	
   (Schmechel	
   et	
   al.,	
   1979).	
   En	
  
algunas	
   regiones	
   del	
   SNC	
   las	
   células	
   progenitoras	
   adquieren	
   transitoriamente	
  
características	
  gliales	
  y	
  una	
  morfología	
  particular.	
  El	
  proceso	
  basal	
  que	
  contacta	
  con	
  la	
  
sustancia	
  pial	
  es	
  más	
  extendido,	
  mientras	
  que	
  su	
  núcleo	
  y	
  soma	
  celular	
  permanecen	
  
próximos	
  a	
   la	
  ZV	
   (Pinto	
   et	
  al.,	
  2007).	
   La	
  expresión	
  de	
  marcadores	
   fenotípicos	
  de	
  glía	
  
como	
   BLBP	
   (Brain	
   lipid	
   binding	
   protein,	
   proteína	
   del	
   cerebro	
   de	
   unión	
   a	
   lípidos),	
  
Vimentina	
   y	
   GLAST	
   (astrocyte	
   specific	
   glutamate	
   transporter,	
   transportador	
   de	
  
glutamato	
  específico	
  de	
  astrocitos),	
  motivó	
   su	
  denominación	
   como	
  células	
  de	
   la	
   glía	
  
radial	
   (Pinto	
   et	
   al.,	
   2007).	
   En	
   el	
   telencéfalo,	
   las	
   células	
   de	
   la	
   glía	
   radial	
   constituyen	
  
progenitores	
  neuronales	
  que	
  producen	
  la	
  mayoría	
  de	
  las	
  neuronas	
  de	
  proyección	
  que	
  
pueblan	
   las	
   láminas	
   del	
   cerebro	
   siguiendo	
   una	
   secuencia	
   de	
   “adentro-­‐hacia-­‐afuera”.	
  
Durante	
  el	
  desarrollo	
  cortical,	
  los	
  procesos	
  de	
  las	
  células	
  de	
  la	
  glía	
  radial	
  son	
  el	
  sustrato	
  
sobre	
   el	
   cual	
   migran	
   radialmente	
   las	
   neuronas	
   hasta	
   alcanzar	
   su	
   posición	
   final.	
  
Finalmente,	
   las	
   células	
   de	
   la	
   glía	
   radial	
   producen	
   astrocitos	
   (Anthony	
   et	
   al.,	
   2004;	
  
Malatesta	
  et	
  al.,	
  2000;	
  Noctor	
  et	
  al.,	
  2001).	
  
Por	
  el	
  contrario,	
  en	
  la	
  médula	
  espinal,	
   la	
  neurogénesis	
  precede	
  al	
  surgimiento	
  
de	
   la	
   glía	
   radial.	
   A	
   diferencia	
   de	
   la	
  migración	
   radial	
   característica	
   del	
   telencéfalo,	
   la	
  
migración	
  neuronal	
  está	
  conducida	
  fundamentalmente	
  por	
  claves	
  quimiotácticas.	
  Por	
  
ejemplo,	
  las	
  células	
  de	
  la	
  línea	
  media	
  sintetizan	
  moléculas	
  atractantes	
  como	
  Netrin-­‐1,	
  
que	
  atraen	
  a	
   los	
   axones	
  de	
   las	
   interneuronas	
   comisurales,	
   determinando	
   la	
  posición	
  
final	
   del	
   soma	
   neuronal	
   (Laumonnerie	
   et	
   al.,	
   2015;	
   Serafini	
   et	
   al.,	
   1996).	
   En	
  
Introducción	
  
	
   21	
  
consecuencia,	
   las	
  neuronas	
  espinales	
  no	
  usan	
  fibras	
  radiales	
  para	
  su	
  desplazamiento.	
  
Las	
   células	
   de	
   la	
   glía	
   radial	
   espinal	
   aparecen	
   una	
   vez	
   que	
   las	
   neuronas	
   ya	
   se	
  
produjeron,	
   y	
   son	
   la	
   fuente	
   de	
   astrocitos,	
   oligodendrocitos	
   y	
   células	
   del	
   epéndima	
  
(Barry	
   et	
   al.,	
   2005;	
  Mori	
   et	
   al.,	
   2006;	
   Shibata	
   et	
   al.,	
   1997).	
   Como	
   en	
   el	
   telencéfalo,	
  
presentan	
  un	
  proceso	
  extendido	
  hacia	
  la	
  sustancia	
  pial,	
  con	
  su	
  núcleo	
  alojado	
  en	
  la	
  ZV,	
  
y	
  también	
  expresan	
  GLAST	
  y	
  BLBP.	
  	
  
SWITCH	
  NEUROGÉNESIS-­‐GLIOGÉNESIS	
  
Durante	
  el	
  desarrollo	
  del	
  SNC	
  de	
  vertebrados	
  se	
  sigue	
  un	
  orden	
  secuencial	
  en	
  la	
  
producción	
  de	
   los	
  distintos	
  tipos	
  celulares	
   (Altman	
  et	
  al.,	
  1984;	
  Guerout	
  et	
  al.,	
  2014;	
  
Guillemot,	
   2007;	
  Miller	
   et	
   al.,	
   2007;	
   Rowitch,	
   2004).	
   La	
   fase	
   neurogénica	
   temprana,	
  
que	
  en	
   la	
  médula	
  espinal	
  de	
  ratón	
  coincide	
  con	
   los	
  estadios	
  embrionarios	
  E9-­‐E12,	
  es	
  
seguida	
  por	
  la	
  fase	
  gliogénica	
  (~E13-­‐E18),	
  en	
  donde	
  se	
  generan	
  las	
  células	
  tardías	
  que	
  
comprenden	
  tanto	
  a	
  los	
  astrocitos	
  y	
  oligodendrocitos	
  como	
  a	
  las	
  células	
  del	
  epéndima	
  
(Fig.	
   6,	
  Altman	
   et	
  al.,	
   1984;	
  Guillemot,	
  2007;	
  Rowitch,	
  2004;	
   Zhang	
   et	
  al.,	
   2014).	
   Los	
  
progenitores	
   ventriculares,	
   una	
   vez	
   que	
   originaron	
   las	
   neuronas,	
   adquieren	
   nuevas	
  
competencias	
   y	
   comienzan	
   a	
   producir	
   los	
   tipos	
   celulares	
   tardíos.	
   Este	
   cambio	
   en	
   la	
  
competencia	
   es	
   llamado	
   “switch	
   neurogénesis-­‐gliogénesis”	
   y	
   requiere	
   de	
   la	
   acción	
  
conjunta	
   de	
   señales	
   extrínsecas	
   y	
   de	
   la	
   activación	
   de	
   un	
   programa	
   genético	
   en	
   los	
  
progenitores	
  ventriculares	
  (Guillemot,	
  2007;	
  Rowitch,	
  2004).	
  
	
  
Figura	
  6.	
  Secuencia	
  temporal	
  del	
  origen	
  de	
  las	
  células	
  en	
  la	
  médula	
  espinal	
  embrionaria.	
  	
  
Luego	
   del	
   establecimiento	
   de	
   los	
   dominios	
   progenitores	
   en	
   la	
   ZV,	
   entre	
   los	
   estadios	
   E9-­‐E12,	
   transcurre	
   la	
   fase	
  
neurogénica.	
   A	
   E12/E13	
   los	
   progenitores	
   neurales	
   cambian	
   su	
   competencia	
   y	
   generan	
   los	
   astrocitos,	
   los	
  
oligodendrocitos	
  y	
  los	
  ependimocitos	
  durante	
  la	
  fase