Estudio de los Mecanismos Moleculares Activados por CXCL12 en Células Progenitoras Neurales: Implicación de las Distintas Isoformas de Fosfatidil Inositol 3-Quinasa de Clase I en Migración

Resumen

Durante el desarrollo del sistema nervioso central (SNC), las celulas progenitoras neurales (NPC) migran desde su nicho neurogenico hasta el sitio en el cual completan su diferenciacion a neuronas maduras e incorporandose a los circuitos neuronales existentes. Algunas de estas rutas de migracion permanecen activas durante toda la vida adulta, por ejemplo, las NPC de la zona subventricular de los ventriculos laterales producen neuroblastos que migran al bulbo olfatorio. Ademas, tras un dano en el cerebro, como por ejemplo un infarto cerebral, las NPC migran especificamente a la zona lesionada. Las rutas de migracion neuronales estan reguladas por un balance entre senales quimioatrayentes y quimiorepelentes. Entre otras quimioquinas, CXCL12 regula la migracion y localizacion de varios tipos de NPC durante el desarrollo; y la deficiencia de CXCL12 provoca severas alteraciones en varias estructuras del SNC: cerebelo, hipocampo y corteza cerebral. Durante la corticogenesis, CXCL12 es importante en el mantenimiento de esta ruta migratoria de las NPC originadas en la eminencia ganglionar media (EGM) hacia la corteza. Por otro lado, tras una situacion isquemica, la expresion de CXCL12 y otras moleculas aumenta en el area periinfartada atrayendo a las NPC a la zona danada. La senalizacion promovida por CXCL12 ha sido muy estudiada en leucocitos, sin embargo, los estudios en NPC son escasos. Debido a que defectos en la migracion de precursores provoca severas enfermedades en humanos, proponemos que el estudio de los mecanismos moleculares que gobiernan estos procesos es fundamental para un mejor conocimiento de la etiologia estas patologias y desarrollar nuevas estrategias terapeuticas. Utilizando ensayos de quimiotaxis y un modelo de infarto cerebral en raton, observamos que las NPC migran en respuesta a CXCL12. Estudiando los mecanismos de senalizacion activados por CXCL12, observamos la activacion de la ruta de senalizacion JAK/STAT (Janus quinasas/factores de transcripcion STAT). Ensayos de quimiotaxis con NPC deficientes en quinasas JAK, mostraron que a diferencia de lo que ocurre en leucocitos, esta ruta no esta implicada en la migracion de NPC en respuesta a CXCL12. Ensayos con inhibidores quimicos genericos mostraron que la familia de fosfatidil inositol 3 quinasas estaban implicadas en la migracion de NPC in vitro. Las NPC expresan mayoritariamente las subunidades p110? y s de la clase I de PI3K. Aunque CXCL12 activa p110? y s, el uso de inhibidores especificos de isoforma, combinado con silenciamiento genico con shRNA, demostro que solo p110s estaba implicada en la migracion de NPC mediada por CXCL12 in vitro. Mediante cultivos organotipicos de secciones de cerebro de embriones de raton se corroboro, ex vivo, la importancia de p110s para la migracion de NPC, ya que su inhibicion bloqueaba la migracion a la corteza, de las interneuronas originadas en la EGM. Se puede concluir que PI3K p110s se activa especificamente en NPC en respuesta a CXCL12, y que su actividad es necesaria para la migracion cortical de las interneuronas originadas en la EGM durante la corticogenesis. Ademas, estudiamos la expresion de CXCL12 en un modelo de isquemia cerebral inducida por fototrombosis. Utilizando diferentes rutas de transplante celular, estudiamos la migracion e integracion de NPC transplantadas a la zona infartada. No se observaron NPC en la lesion, cuando estas fueron transplantadas via intravenosa. Sin embargo, observamos NPC migrando hacia la lesion cuando estas fueron transplantadas via intraparenquimal. Ademas, contemplamos que el efecto quimioatrayente era totalmente dependiente de la distancia entre la lesion y el sitio del transplante. Concluimos que el modelo de infarto cerebral por fototrombosis es apropiado para estudiar la migracion in vivo de NPC exogenas, para lo cual, el transplante debe realizarse intraparenquimal y en la cercania del area infartada.