Mecanismos de diferenciación celular relacionados con la Neurogénesis

MECANISMOS DE DIFERENCIACIÓN CELULAR EN LA NEUROGÉNESIS JAVIER MAGRO AGUADO Trabajo Fin de Grado Curso 22/23 1 Índice Resumen .................................................................................................... 2 Introducción ............................................................................................... 3 Glía radial ............................................................................................... 5 Mecanismos moleculares de diferenciación en las NSC ............................. 6 Morfógenos ............................................................................................. 8 Neurotrofinas ....................................................................................... 9 Factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) ...................................... 11 Reelina ............................................................................................... 12 Vías de señalización .............................................................................. 14 Vía de Notch ...................................................................................... 14 Vía de Wnt ......................................................................................... 17 Micro RNA y Epigenética ..................................................................... 19 Neurogénesis en adultos ........................................................................... 21 Conclusiones ............................................................................................ 24 Bibliografía .............................................................................................. 25 2 Resumen El sistema nervioso central es el encargado de coordinar todas las funciones vitales de un organismo. Su origen tiene lugar en la gastrulación, momento en el que se forma el neuroepitelio, tejido del que provienen las células nerviosas. Durante el desarrollo e incluso después de este, el neuroepitelio pasa por un proceso llamado neurogénesis. La neurogénesis comprende las sucesiones de etapas de proliferación y diferenciación a las que se ve sometido este tejido, gracias a las cuales es capaz de formar las estructuras que darán lugar al sistema nervioso central. Las células que se ven sometidas a estos procesos se conocen como células neurales troncales (NSC), y deben ser coordinadas a través de estas etapas. Como en cualquier otra fase del desarrollo, existen numerosos mecanismos de regulación moleculares actuando en distintos niveles celulares, como señales externas, vías de señalización y bucles de control de la transcripción. 3 Introducción Las células troncales (también conocidas como células madre) son un tipo de célula con capacidad de autorrenovación, pudiendo producir más células troncales hijas por mitosis, las cuales tendrán las mismas propiedades que sus progenitoras, o bien producir células hijas que se diferenciarán en otros tipos celulares con distintas funciones biológicas. La capacidad de generar diferentes tipos celulares es conocida como “potencialidad”, y no todas las células troncales poseen la misma. Las células del zigoto son las que tienen más potencialidad, pero a medida que se van diferenciando y determinando en otros tipos celulares, van perdiendo esta capacidad. (Teng et al., 2008). Las células troncales neurales son aquellas que dan lugar a las diferentes células del sistema nervioso central. El origen del sistema nervioso central se halla en el ectodermo, una de las 3 capas germinales originadas en la gastrulación. Tras este periodo de desarrollo, parte del ectodermo formará la placa neural, la cual comenzará a plegarse sobre sí misma y dará lugar al tubo neural en un proceso llamado neurulación. Es de este tubo neural de donde surgirán las futuras células que formarán el sistema nervioso central. Este grupo de células son conocidas como células troncales neurales (NSC), y se caracterizan por ser capaz de diferenciarse en neuronas, astrocitos y oligodendrocitos (Pfaff & Volkow, 2016). Durante el desarrollo del organismo, las poblaciones de NSC serán sometidas a numerosos factores de señalización, los cuales tienen un papel clave en la expresión genética de la célula, y por tanto en su destino celular (Figura 1). Las NSC son las encargadas de iniciar linajes que desencadenarán en los distintos tipos de células neuronales. Sin embargo, estos productos finales rara vez se originan directamente de las NSC, si no que primero pasan a través de ciclos de divisiones en donde las distintas etapas celulares van perdiendo potencialidad. Es dentro de este grupo de células progenitoras intermedias donde comienzan las distintas rutas que llevarán a un destino celular u otro (Dhara & Stice, 2008). En este punto, hay una separación clave en cuanto a las rutas que siguen estás células, y es que unas formarán los precursores de las neuronas mientras que otras formarán precursores de células gliales (Kriegstein & Alvarez-Buylla, 2009). 4 Figura 1. Una misma población de células troncales neurales (NSC) puede dar lugar a distintos grupos neurales diferenciados según los factores de señalización que se les haga llegar (Pfaff & Volkow, 2016) Todo este proceso de proliferación, diferenciación y formación de estructuras del sistema nervioso central es lo que se conoce como neurogénesis. En su comienzo, una NSC puede encontrarse en estado quiescente, como suele ocurrir en las poblaciones del cerebro adulto (Alunni & Bally-Cuif, 2016). A través de las distintas etapas de un organismo, estas células van recibiendo señales que provocan un cambio en su estado celular. Durante el desarrollo las señales que reciben las hacen alternar entre los procesos de proliferación y diferenciación. Una vez entradas en la diferenciación es cuando pasan a través de diferentes etapas donde aún conservan potencialidad suficiente para que se pueda dirigir su destino celular. En ese momento, a estas células se las conoce como progenitores intermedios (IP) (Kriegstein & Alvarez-Buylla, 2009). A 5 Figura 2. Etapas de la neurogénesis. Una NSC activa empieza a diferenciarse en progenitores intermedios (TAP/IP) que llegan a formar un neuroblasto, el cual madurará hasta llegar a una neurona (Zhang et al., 2018). medida que continúan llegando señales, su destino celular se va concretando hasta formar el neuroblasto, una neurona inmadura (Galderisi et al., 2003). Glía radial Durante las primeras etapas del desarrollo de la corteza cerebral en mamíferos se llevan a cabo una de las diferenciaciones más importantes del sistema nervioso. Las células neuroepiteliales del tubo neural sufren sus primeras transformaciones dando lugar a la glía radial (RG) (Engler et al., 2018). Esta glía radial la constituye NSC bipolares que se encuentran en la zona subventricular (SV). En ratones, a partir de E11.5 entrará en una fase de proliferación donde se creará más RG. Sin embargo, algunas células sufrirán una división asimétrica, dando lugar a los primeros IP, así como nuevas neuronas hasta formar la zona subventricular. Siguiendo este método, la RG hará de andamio durante la formación de las capas neocorticales, guiando a las futuras neuronas en su migración (Greig et al., 2013). Además de las funciones mencionadas, la RG también tiene un papel de mantenimiento de las nuevas neuronas. En estas etapas del desarrollo, el primer tipo de célula nerviosa que se diferencia son las neuronas, pero es durante E15.5 y el periodo postnatal cuando aparecen los primeros astrocitos y oligodendrocitos (Fuentealba et al., 2015). Durante el desarrollo cortical, la RG expresa marcadores propios de células gliales encargadas de la mielinización primaria, por lo que se piensa que estas células son las responsables de ejercer las primeras funciones gliales en el sistema nervioso (Howard et al., 2008). 6 Figura 3. Evolución de la glía radial durante el desarrollo. El neuroepitelio sufre cambios que lo llevan a convertirse en la RG y empieza a formar las distintas capas de la corteza (VZ, SVZ, IZ, CP y MZ). Esta entra en una etapa de proliferación seguida de divisiones asimétricas que forman multitud de progenitores intermedios (nIPC), los cuales se diferenciarán en neuronas. En las últimas etapas de desarrollo embrionario y durante el desarrollo postnatal, la RG formará progenitores intermedios de células gliales (oIPC) (Kriegstein & Alvarez-Buylla, 2009). El estudio de la neurogénesis está limitado por varias dificultades. Los grupos de NSC adultas son muy limitados y complicados de aislar, y su extracción requiere de cirugías muy invasivas. Por lo tanto, la obtención de NSC humanas proviene de fuentes como células troncales embrionarias (ES) o células troncales pluripotentes inducidas (iPS). Ambos son tipos celulares con una alta potencialidad, a los cuales puede inducirse la diferenciación en NSC (Pfaff & Volkow, 2016). Los avances en la comprensión de los mecanismos que regulan la neurogénesis tienen un enorme potencial a la hora de tratar con preocupaciones médicas como el envejecimiento del cerebro, enfermedades neurodegenerativas (Alzheimer, Parkinson, etc.), memoria o aprendizaje. Por ello, este documento recoge las principales vías en la que la neurogénesis se lleva a cabo, para ofrecer un entendimiento general de los procesos implicados. Mecanismos moleculares de diferenciación en las NSC Para el inicio de cualquier diferenciación celular primero deben expresarse los genes que regulan este proceso. En eucariotas, la regulación de la expresión génica puede realizarse a varios niveles, a saber: cromatina, transcripcional, postranscripcional, 7 traduccional y postraduccional. Los métodos usados para regular un gen no tienen por qué parecerse a los usados para regular otro, existiendo grandes posibilidades en todo el abanico de genes que supone la diferenciación celular (Anello et al., 2021). Estos sistemas de regulación no actúan de forma lineal, sino que componen eslabones en una red que trabajan conjuntamente para llevar a cabo un resultado final. Es por ello que para una comprensión global del proceso de diferenciación es necesario atender a los varios mecanismos que trabajan en los distintos niveles de la expresión génica. El conjunto que veremos a continuación se trata de una serie de herramientas genéticas, las cuales están muy conservadas evolutivamente entre los organismos en un mismo filo y tienen un papel clave en el control del desarrollo embrionario (Cañestro et al., 2007). Algunos ejemplos de estas herramientas genéticas son los morfógenos, moléculas con función señalizadora que son secretadas por un tejido, propagándose con un gradiente de concentración. Una vez recibido en suficiente concentración por la célula diana, se activa una cascada de señalización que puede provocar varios efectos, entre ellos el de la diferenciación celular (Tabata & Takei, 2004). También son conocidos como factores de crecimiento y existen algunos que son exclusivos de NSC como son las neurotrofinas. Otra herramienta genética relacionado con la anterior son las vías de señalización, una serie de reacciones químicas bien conservadas entre organismos que funcionan conjuntamente para llevar a cabo una función celular. Es conocido el papel de muchas de estas vías en el desarrollo embrionario, como pueden ser las vías Notch, Wnt o Erk (Chiodoni et al., 2019). Una herramienta genética que actúa a nivel postraduccional son los micro-RNAs (miRNA). Se tratan de cadenas cortas no codificantes las cuales regulan la estabilidad y traducción de otros RNA mensajeros (mRNA) específicos. Se han descubierto varios miRNAs específicos del tejido neuronal, como miR-9 que promueve la proliferación de NSC. En adultos, se ha observado que su función se centra en mantener la población de NSC (Pfaff & Volkow, 2016). A lo largo de las diferentes etapas de un organismo, ciertas herramientas genéticas ganan mayor relevancia que otras, como es el caso de la epigenética. Esta juega su papel de regulador de la expresión génica sin hacer modificaciones en la secuencia de DNA, interviniendo en mecanismos como la compactación de la cromatina mediante 8 acetilación o metilación de histonas. Un ejemplo de ello sería la histona deacetilasa (HDAC), enzima que causa condensación local de la cromatina, reprimiendo la transcripción de genes que promueven la neurogénesis en adultos (Swaminathan et al., 2014). Existen muchos tipos de neuronas y células gliales, por lo que la neurogénesis es un proceso donde se implican una gran cantidad de factores diferentes y variados que no se recogen en los nombrados hasta el momento. Algunos ejemplos destacados son: 1) Señales mandadas por aferencias de otras regiones del sistema nervioso, como ocurre en las conexiones talamocorticales. 2) El líquido cefalorraquídeo, el cual posee una compleja mezcla de proteínas, de las cuales algunas pueden actuar como moléculas de señalización. 3) La matriz extracelular, cuya composición tiene efectos tanto en la proliferación como en la supervivencia de poblaciones celulares. 4) El entorno vascular, debido a las partículas de señalización presentes en la sangre y en la lámina basal del endotelio (Guillemot, 2007; Obernier & Alvarez-Buylla, 2019). Morfógenos Los morfógenos son moléculas señal secretadas por un tejido y que en función del gradiente de concentración que forman, marcan un patrón de desarrollo para las células afectadas, dando así forma a tejidos y estructuras. Para cumplir esa función, muchos de ellos además promueven la diferenciación celular (Tabata & Takei, 2004). En el caso de la neurogénesis, se han descrito morfógenos específicos que afectan a las neuronas y NSC, como pueden ser la familia de las neurotrofinas, así como otros factores de crecimiento inespecíficos, que han resultado tener efecto en este tipo celular. Algunos destacados son el ácido retinoico (RA), factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) y proteínas morfogénicas óseas (BMP), entre otros. Muchos de estos recientemente nombrados tienen como efecto principal el establecimiento del patrón regional de la corteza durante el desarrollo cortical, pero se ha demostrado que también actúan controlando la propia neurogénesis. Además, se ha registrado que no solo provienen de centros organizadores (como la cresta neural anterior), sino también de componentes tanto neurales (NSC o neuronas) como extraneurales (meninges, líquido cefalorraquídeo) (Tiberi et al., 2012). 15 Figura 7. Representación del receptor Notch en Drosophila. Las repeticiones EGF constituyen el dominio extramembrana, mientras que NEXT es el dominio intramembrana, del cual se escindirá NICD, la parte que será translocada al núcleo (Yamamoto et al., 2014). en mamíferos (Notch 1-4) y 5 ligandos. El dominio intramembrana es el implicado en la señalización celular, se compone de una serie de proteínas altamente conservadas donde destaca el dominio NICD, que será translocado al núcleo (Borggrefe & Oswald, 2009). La vía canónica de Notch empieza con un contacto célula-célula, donde interactúan ligando y receptor. Esto activa unas proteínas proteolíticas, ADAM y γ-secretasa, que cortan el dominio extramembrana y el intramembrana (NICD) respectivamente. Esto permite que NICD se transloque al núcleo y actúe de cofactor transcripcional, formando un complejo que permitirá el inicio de la transcripción. Un elemento clave de este complejo es la proteína CSL (también llamada RBP-J), la cual se encuentra unida al DNA reprimiendo la transcripción. Mediante la unión de CSL con NICD, su rol se invierte y pasa a formar parte del complejo de activación de los genes que antes reprimía (Kopan & Ilagan, 2009). Las fuentes de las señales que llegan a Notch son muy variadas, pero los genes cuya transcripción activan están más limitados. La mayoría de ellos tienen un papel en la inhibición lateral, un proceso de formación de patrones durante el desarrollo. Otro grupo relevante de genes son los encargados de la regulación de la población celular, así como la de diferenciación de esta (Yamamoto et al., 2014). En este ámbito destaca la familia de genes Hes, los cuales son activados por medio de la vía Notch-1, y en mamíferos actúan como represores de la transcripción, por lo que se ha propuesto que es mediante la activación de estos genes que Notch establece un equilibrio entre diferenciación y proliferación celular (Borggrefe & Oswald, 2009). Esta teoría se refuerza sabiendo que la expresión de esta familia, en concreto Hes5 y Hes1, se da en las NSC del desarrollo temprano, pero no en sus células hijas más posteriores (IP) (Engler et al., 2018). También se han documentado otros genes como BLBP o erB2 que son activados mediante Notch y tienen un papel en el desarrollo de las primeras etapas de la corteza cerebral (Patten et al., 2006). 16 Figura 8. Funcionamiento de la vía canónica de Notch. Cuando el receptor de Notch reconoce un ligando, se activa 2 cortes catalíticos mediados por ADAM y γ-secretasa, y se libera el dominio intracelular NICD. Este viaja al núcleo y formará un heterodímero con CSL, cambiando de su forma de represor a su forma de promotor de la transcripción (Kopan & Ilagan, 2009). En cuanto al papel de Notch en la neurogénesis, existe un gran consenso en que el rol principal de esta vía consiste en crear un equilibrio entre el mantenimiento de la población de NSC y la diferenciación en nuevas neuronas (Alunni & Bally-Cuif, 2016). La deficiencia de Notch-1 produce fenotipos donde hay una gran neurogénesis, pero a expensas de una pobre gliogénesis, por lo que Notch tendría también un papel en la decisión del destino celular de las NSC (Lütolf et al., 2002). 17 El mecanismo con el que Notch regula este equilibrio es con un bucle transcripcional entre genes promotores de la diferenciación (como Ascl1 o Ngn2) y genes represores de esta como la familia Hes, de tal forma que el resultado final es una división celular asimétrica, obteniendo una NSC con la misma potencialidad que la célula madre, y otra célula hija que ha iniciado el proceso de diferenciación (Engler et al., 2018). Tras una primera diferenciación celular, se activan los genes de la familia de las neurogeninas (como Ascl1 o Ngn2) en una de las células hijas. Estos hacen de factor de transcripción proneurales, pero también codifican proteínas ligando de Notch (como Delta-like). Cuando las células vecinas con el receptor Notch reciban este ligando, expresaran los genes Hes, que reprimen la transcripción de genes proneurales, inhibiendo la diferenciación. Sin embargo, las proteínas Hes tienen un sistema de autorregulación negativa, y compiten con el factor de transcripción NICD-CSL para reprimirse a sí misma. Esto resulta en un bucle oscilatorio entre genes Hes y genes proneurales que tiene un papel crítico en la coordinación del desarrollo del sistema nervioso central (Zhang et al., 2018). Vía de Wnt Esta vía es reconocida por su importancia en la diferenciación de tejido cardíaco en el desarrollo, sin embargo, también se ha documentado su importancia en el desarrollo del hipocampo, así como su papel en la neurogénesis adulta (Tiberi et al., 2012). La vía canónica de Wnt empieza cuando el ligando Wnt se une al receptor de membrana Frizzled junto al co-receptor LRP. En ausencia de Wnt, la B-catenina se encuentra fosforilada y ubiquitinada por GSK3B, haciéndola objetivo de los proteasomas. Cuando se une Wnt a Frizzled, hace que GSK3B y LRP interaccionen, por lo que la B-catenina queda libre y sin fosforilar, pudiendo translocarse al núcleo, donde formará un complejo de transcripción y podrán expresarse los genes diana de Wnt (Rao & Kühl, 2010). Existen receptores de Wnt tanto en NSC tempranas de la zona apical como en las IP. También se ha documentado que una deficiencia de Wnt provoca el fenotipo de una corteza prematura, por lo que se piensa que tiene un papel en la proliferación celular. Así mismo, también se ha descubierto que algunos de los genes diana de Wnt tienen efectos neurogénicos, por lo que tendría un rol en la determinación del destino celular (Bielen & Houart, 2014). 18 Figura 9. Vía canónica de Wnt. Cuando Wnt se une a Frizzled provoca que LRP interactúe con GSK3B, dejando vía libre a B-cat para que se transloque al núcleo y forme el complejo de transcripción con TCF. Ante inhibidores de Wnt, GSK3B estará libre, y fosforila a B-cat, haciéndola objetivo de proteasomas (Hussaini et al., 2014) Figura 10. Papel contextual de Wnt. Induce proliferación en células del neuroepitelio (NP) y glía radial (RG), pero provoca la diferenciación en progenitores intermedios (IP). Adaptado de Bielen & Houart, 2014. Se conoce que la vía de Wnt tiene como diana genes proneurales de la familia de las neurogeninas como Ngn1 y Ngn2. Además de la activación de estos, existe otra familia de genes promotores de la transcripción que son diana de Wnt y tienen gran relevancia no solo en la determinación del destino celular, sino también en la proliferación de NSC: los genes myc. Por un lado, N-myc aumenta la expresión de Ngn1, cosa que se ha observado en organismos knock-out de N-myc, los cuales tiene una menor cantidad de mRNA de Ngn1 (Kuwahara et al., 2010). Por otro lado, la eliminación de N-myc, así como de C-myc disminuye la cantidad de RG y de IP. Siguiendo el patrón de expresión de estos genes, se llega a la conclusión de que el papel de Wnt en la neurogénesis es contextual. Provocaría proliferación en NSC tempranas, pero diferenciación en IP (Bielen & Houart, 2014). 19 Micro RNA y Epigenética Los micro RNA (miRNA) son una herramienta genética que actúa a nivel postranscripcional. Se tratan de unas moléculas pequeñas de RNA monocatenario no codificante que tienen como diana cadenas mRNA, regulando procesos como la escisión o la represión traduccional. La unión de miRNA con mRNA provoca en última instancia una represión en la expresión de la proteína que codificara el mRNA (Cai et al., 2009). Se han detectado varios miRNA específicos en puntos neurogénicos durante el desarrollo del sistema nervioso, como pueden ser miR-124, miR-9 o miR-153 (Ji et al., 2013; Qiao et al., 2020), lo cual indica que este mecanismo molecular es relevante durante la neurogénesis. En el caso de miR-124, se ha relacionado este miRNA con un aumento en los niveles de neurogénesis durante la etapa embrionaria. Esto ocurriría debido al papel represor de miR-124 sobre SCP1. Esta molécula se trata de un dominio del factor de represión REST, un elemento central de una compleja red de mecanismos de transcripción, el cual se encarga de silenciar genes promotores de la neurogénesis. Además, también se han encontrado sitios de unión con miR-124 en otros componentes de factores de represión como BAF53, indicándonos que este también podría ejercer una función de inhibición de la neurogénesis (Yoo et al., 2011). Otro caso de interés es miR-9. Este miRNA se encuentra durante el desarrollo, y su sobreexpresión induce la diferenciación neural y migración, teniendo como objetivo el receptor nuclear TLX, el cual es un importante regulador que afecta a genes relacionados con la proliferación y autorrenovación celular (Ji et al., 2013). TLX y miR-9 forman un bucle de retroalimentación negativa que se encarga de regular entre diferenciación y proliferación, ya que TLX también regula negativamente a miR-9. Durante el ciclo celular, la expresión de TLX disminuye en el momento de la diferenciación, cosa que coincide con el aumento de miR-9. Esta relación presenta la hipótesis de que el miRNA reprime los factores de transcripción relacionados con la proliferación, permitiendo una rápida transición entre NSC e IP (Shi et al., 2010). Los miRNA pueden afectar varios mRNA distintos, y los ejemplos mostrados anteriormente no son una excepción. En el caso de miR-124, este tiene como diana a Jaggered, un ligando de Notch, y miR-9 suprime Hes1, un efector de Notch (Zhang 20 Figura 11. La regulación mediante miRNA está presente en varias etapas de la neurogénesis como la determinación del destino celular o la migración y maduración de neuronas recién formadas. Los propios miRNA a su vez están regulados por otros mecanismos como el factor de transcripción TLX o los factores epigenéticos meCP2 o MBD1 (Shi et al., 2010). et al., 2018). El bucle entre miRNA y factores de transcripción es un elemento común muy descrito a lo largo de la bibliografía, proponiéndose este como un mecanismo regulador que marca el momento oportuno para la determinación del destino celular. Otra herramienta genética que ha demostrado estar muy relacionada con los miRNA es la epigenética. La epigenética hace referencia a los cambios en la expresión del genoma sin una alteración en la secuencia de DNA. Sus componentes principales consisten en moléculas que alteran la accesibilidad del complejo transcripcional a la cromatina, produciendo cambios como modificaciones de histonas o metilación del DNA (Delcuve et al., 2009). Con relación a la neurogénesis, se ha encontrado que estos mecanismos son necesarios durante el desarrollo embrionario, como es el caso de las DNA metiltransferasa de la familia DNMT, que tiene como objetivo varios genes de la etapa de neurulación y en el caso de que dicha proteína sea silenciada produce letalidad embrionaria (Mohn et al., 2008). Si bien los cambios epigenéticos están presentes en todas las etapas del organismo, en la neurogénesis tienen una mayor actividad en las etapas postnatales y adultas (Swaminathan et al., 2014). Otro caso es el de la familia de proteínas MBP, la cual forma parte de una entramada red de regulación donde están implicados una buena parte de los mecanismos que hemos visto hasta ahora, como son los miRNA o los morfógenos. Dentro de esta familia, destacamos MeCP2 y MBD1 las cuales se unen a partes del genoma metiladas, encargándose de silenciar esos genes. Se expresan en gran cantidad en el cerebro 21 Figura 12. Papel de la familia MBP en distintas etapas de la neurogénesis. MBD1 inhibe la proliferación afectando a miRNA y morfógenos. MeCP2 regula varias etapas a través de una red donde están implicados varios miRNA, así como genes codificadores de neurotrofinas (Jobe et al., 2012). durante las etapas embrionarias y adultas (Cheng & Qiu, 2014). La actividad neuronal conduce a la fosforilación de MeCP2, lo cual libera esta proteína del promotor al que estaba unido, disminuyendo su capacidad de silenciar genes dianas como el gen BDNF, una neurotrofina que promueve la neurogénesis (pág. 9). Paralelamente, la actividad neuronal activa el factor de transcripción CREB, el cual codificará miR-132, un microRNA que tiene como objetivo el mRNA de MeCP2, reprimiendo aún más su actividad (Jobe et al., 2012). Pero MeCP2 no solo es objetivo de los microRNA, sino que también los regula. Esta proteína bloquea la traducción de miR-137, un microRNA que tienen un papel reprimiendo varias etapas de la neurogénesis (Shi et al., 2010). Respecto al otro miembro destacado de esta familia, MBD1 se une directamente a FGF2, un morfógeno que promueve la proliferación, reprimiendo así su actividad. Además, también forma parte de una cadena de regulación más larga involucrada con la vía de Notch. MBD1 regula negativamente la actividad de miR-184, un microRNA que tiene como diana Numbl. Esta proteína es clave en la regulación de la diferenciación en adultos, ya que es capaz de inhibir Notch, lo que provoca un desplazamiento en el equilibrio proliferación-diferenciación que mantiene esta vía, promoviendo así la diferenciación de nuevas neuronas (Jobe et al., 2012). Neurogénesis en adultos Durante la formación del sistema nervioso central, determinadas poblaciones de NSC se aíslan y conservan durante toda la vida adulta en nichos germinales, poseyendo muchas 22 Figura 13. Las NSC adultas (B1) tendrían su origen en la glía radial, que produciría los precursores pre-B1 los cuales se mantienen quiescentes hasta la adultez, momento en el que se diferencian en distintos tipos neuronales como PGC o GC (Fuentealba et al., 2015). de las características de sus homólogas embrionarias (Howard et al., 2008). Las zonas del cerebro adulto donde se han encontrado estas NSC, y por tanto las únicas regiones con capacidad de neurogénesis, son la zona subventricular (SVZ) y la zona subgranular (SGZ). La zona subventricular (SVZ) se haya recubriendo los ventrículos laterales, y las nuevas neuronas que se diferencian aquí migran hacia el bulbo olfatorio. La zona subgranular (SGZ) forma parte del giro dentado del hipocampo, el cual tiene un papel fundamental en la memoria, y hay evidencias de que la neurogénesis en esta zona está relacionada con procesos de aprendizaje (Niklison-Chirou et al., 2020). Estas células neurales adultas se conocen como B1 y si bien su origen embrionario permanece sin conocerse, tienen muchas similitudes citológicas y morfológicas con las células de la glía radial, por lo que se ha propuesto un origen común para ambas. El tipo de neurona a la que da lugar una célula B1 es determinado durante el periodo embrionario, momento en el que ocurre la diferenciación de células pre-B1. Estas poblaciones se mantienen quiescentes hasta el fin del periodo de desarrollo embrionario, y se diferencian durante la adultez (Fuentealba et al., 2015). Algo que diferencia a las células B1 de la RG es que las primeras tienen una forma reticular que las pone en contacto con un gran número de elementos en su nicho (como el sistema vascular) permitiéndole recibir numerosas fuentes de señales vecinas. Además, una vez que las células B1 empiezan a dividirse, pueden dar lugar a células B2 las cuales son IP de astrocitos, o bien dar lugar a células C las cuales formarán un neuroblasto (Obernier & Alvarez-Buylla, 2019). La regulación de la neurogénesis embrionaria está sometida a multitud de factores presentes en esta etapa, pero en la adultez, muchos de estos factores siguen presentes y 23 Figura 14. Esquema de la neurogénesis en el hipocampo adulto. Numerosas fuentes regulan la activación de las NSC quiescentes y dirigen su destino celular hacia la formación de nuevas neuronas (Vilar & Mira, 2016). se le suman otros nuevos, resultando en un proceso altamente complejo (Kempermann et al., 2015). El control epigenético se incrementa durante la adultez, actuando sobre vías de señalización y factores de transcripción. Aparecen nuevas fuentes de morfógenos que antes estaban poco desarrolladas, como es el sistema vascular, las meninges, sustancias y neurotransmisores del entorno neural e incluso hormonas. Además, factores como p53, un gen supresor de tumores, tiene más expresión en la adultez, por lo que se añadirían otras formas de regular el proceso (Vilar & Mira, 2016). Sin embargo, hay que tener en cuenta que en esta etapa la función de la neurogénesis está relacionada con la plasticidad necesaria para interactuar con el ambiente, por lo que depende en última instancia de los estímulos externos que reciba el organismo (Kempermann, 2011). 24 Conclusiones La neurogénesis es un proceso altamente complejo que tiene lugar a lo largo de toda la vida del organismo, desde sus etapas embrionarias hasta la adultez. Consecuentemente, su regulación está mediada por un gran número de factores que van variando con el tiempo y estado de desarrollo. En las etapas iniciales, abundan mecanismos moleculares encargados de las tareas de proliferación y diferenciación de NSC, todo dirigido hacia la formación del sistema nervioso central. En este momento se aíslan poblaciones indiferenciadas de NSC las cuales formarán un nicho neurogénico durante la adultez. En la etapa adulta, la neurogénesis está destinada a tareas de plasticidad cerebral que permiten al organismo adaptarse a su entorno y responder a estímulos externos. Los mecanismos moleculares que controlan estos cambios actúan a distintos niveles en la célula, controlando la expresión de genes que deciden el destino celular. No trabajan aisladamente, si no en conjunto. Forman una red donde interaccionan unos con otros, reforzando o inhibiendo sus efectos. Debido a la gran cantidad de factores implicados y a lo interconectadas que están sus funciones, la neurogénesis es un proceso muy susceptible de sufrir alteraciones que desemboquen en enfermedades. Si estas alteraciones ocurren en las etapas adultas, el funcionamiento general del giro dentado del hipocampo no se ve afectado, pero sí lo hace su conectividad y plasticidad. En cambio, las alteraciones en la etapa embrionaria suelen ser letales o producir severas malformaciones. Por ello, una visión más amplia de esta red de reguladores moleculares no solo proporcionaría más conocimiento sobre la neurogénesis, sino que también ayudaría al diagnóstico de patologías actuales cuyo origen sigue desconocido. Del mismo modo, nos proporcionaría también más herramientas para continuar con el estudio in vitro de este proceso.