Casos de éxito -

Liberación de las Células Madre Neurales

AUTOR: Information Office, MPI-CBG

Científicos descubren que las células madre del neocortex embrionario liberan su división celular para producir neuronas.

Para que nuestros cerebros crezcan y se desarrollen saludablemente, es primero necesario que las células madre neurales se multipliquen. Luego empiezan a producir las neuronas necesarias para las diferentes partes del cerebro, por ejemplo el neocórtex, el centro principal de las capacidades cognitivas. Investigadores del Instituto Max Planck de Biología Celular y Genética (MPI-CBG), en Dresde, Alemania, descubrieron recientemente como las células madre del neocortex controlan ese crucial cambio, de divisiones que multiplican células madre a divisiones que producen neuronas. Los hallazgos, publicados en la prestigiosa revista científica eLife, identifican un tipo especial de fibras celulares que controlan la orientación de la maquinaria de división celular y, por ende, el tipo de división.

Durante el desarrollo cerebral, las células madre neurales se multiplican dividiéndose simétricamente en dos nuevas células madre. Luego, cambian a divisiones asimétricas que producen una célula madre y una neurona. Al interior de las células en división, el huso mitótico, una gran máquina multimolecular, determina la repartición de componentes celulares a las nuevas células hijas. Para una división simétrica, el huso se posiciona de manera a dividir la célula verticalmente respecto a la superficie ventricular. Para una división asimétrica, la orientación cambia y algunos componentes se reparten de manera desigual. Esto ayuda a que las células hijas se especialicen, por ejemplo en neuronas.

La orientación del huso mitótico es controlada por los microtúbulos astrales, fibras que conectan el huso con la corteza celular. Estudios clásicos en células madre neurales en insectos han mostrado que, para una división asimétrica, el huso es reorientado 90° y divide la célula horizontalmente. “Sin embargo, en mamíferos, la mayoría de las reorientaciones son mucho más sutiles”, comenta Felipe Mora Bermúdez, costarricense, quien condujo los experimentos. “Sabíamos que los husos se comportan diferente en mamíferos, pero no teníamos idea de cómo lo hacen”.

Para averiguarlo, se usaron poderosos microscopios para analizar las divisiones de las células madre neurales en el neocortex embrionario de ratones, las cuales son similares a las de humanos. Contrario a lo que se asumía antes, no todos los microtúbulos astrales participan en los cambios de orientación del huso, sino solo aquellos que conectaban el huso con el polo “superior” (apical) o “inferior” (basal) de la corteza celular. Para una división simétrica, se observó que muchos microtúbulos apicales y basales anclaban el huso a la corteza celular, asegurando así una orientación estable para una división vertical. “Es como armar una tienda de campaña” compara Mora Bermúdez, “para tener una tienda estable se debe anclar con muchas cuerdas y estacas”. De manera análoga, para divisiones simétricas, los husos deben estar bien anclados con microtúbulos astrales.

Para cambiar a divisiones asimétricas, se observó que el número de microtúbulos apicales y basales se reducía. El huso quedaba así menos anclado y podía inclinarse más libremente, lo cual favorece divisiones menos verticales que tienden a generar neuronas. “El control de este cambio es crucial”, comenta Wieland Huttner, Director del MPI-CBG y quién supervisó el proyecto. “Errores en este proceso pueden llevar a trastornos del desarrollo neurológico que llevan a tener cerebros muy pequeños, anormales y con retraso mental, como en la microcefalia y lisencefalia”.

Este estudio ofrece una nueva perspectiva sobre la neurogenesis embrionaria. Revela nuevos vínculos entre la polaridad celular y la simetría de las divisiones de células madre neurales, tanto en situaciones de salud como de enfermedad, pero también como parte de los cambios evolutivos que han llevado a los diferentes tamaños de cerebro entre mamíferos.

Publicación original: http://elifesciences.org/content/3/e02875 Mora-Bermúdez, Felipe; Matsuzaki, Fumio; Huttner, Wieland B. Specific polar subpopulations of astral microtubules control spindle orientation and symmetric neural stem cell division. eLife 2014, doi: 10.7554/eLife.02875

Imagen : Células madre neurales dividiéndose en el neocórtex embrionario del ratón.

Las fibras blancas en la célula en metafase, al centro de la imágen, son microtúbulos mitóticos. Un ejemplo de microtúbulo astral apical es la fibra larga que se extiende desde el polo izquierdo del huso (en rojo) hasta la corteza celular (en verde). Estos microtúbulos apicales y también los basales favorecen divisiones simétricas que dividen la célula de manera perpendicular a la superficie ventricular, como se ve en la célula en anafase al lado derecho de la célula en metafase. En azul se observan los cromosomas y en rojo los centrosomas.

Para más información:
Felipe Mora Bermúdez
Max Planck Institute of Molecular Cell
Biology and Genetics (MPI-CBG)
Pfotenhauerstr. 108
01307-Dresden, Germany
Tel. +49 (351) 210 2907
eMail: mora@mpi-cbg.de