Desarrollo neural en modelos embrionarios: El efecto de los factores tróficos.

Abstract

La señalización intercelular mediada por los factores de crecimiento y/o factores neurotróficos, es crucial para la organización del desarrollo embrionario y larval, del sistema nervioso y de la regeneración. En esta tesis doctoral, se abordaron algunos aspectos de la biología del desarrollo del equinodermo Arbacia dufresnii, así como también, la influencia que ejerce la familia de factores neurotróficos GFLs (Glial cell line-derived neurotrophic factors) en estos procesos. Tanto el desarrollo embrionario y larval como el desarrollo del sistema nervioso, concordaron y profundizaron las descripciones previas de esta especie. Se destaca una fuerte herencia maternal en el desarrollo de las progenies de embriones y larvas, se encontró presencia de neuronas peptidérgicas que expresan el neuropéptido GFSKLYFamide, y de células con características de Glía Radial, que expresan GFAP (Glial Fibrillary Acidic Protein). La presencia de estos tipos celulares sólo había sido hallada en equinodermos adultos y evidencia la gran complejidad que tiene el sistema nervioso larval de estos organismos. Se hallaron las secuencias génicas de nueve proteínas de la especie, que podrán ser anotadas en bases de datos génicas contribuyendo a estudios posteriores. El análisis de la expresión de estos genes permitió profundizar en el conocimiento del desarrollo larval, destacándose genes con un perfil de expresión endógeno y otros que sugieren nuevamente que existe una fuerte herencia maternal. El estudio de la regeneración de una porción de tejido en larvas, reveló una rápida recuperación tisular y funcional de la zona afectada, contribuyendo al conocimiento de un fenómeno muy común en equinodermos, pero poco estudiado en larvas por la complejidad que ello implica. La exposición a los ligandos farmacológicos GFLs (GDNF y NRTN), generó importantes respuestas en las larvas de A. dufresnii, que fueron registradas tanto en condiciones de cultivo normales como en condiciones de regeneración. Por lo tanto, este trabajo aporta la primer evidencia de los efectos de la activación farmacológica de la familia de factores neurotróficos GFLs de mamíferos sobre invertebrados, y más importante aún, es que se hallaron algunos de los efectos descriptos en mamíferos. Adicionalmente, si bien la secuencia nucleotídica de GFRα posee gran divergencia a lo largo de la filogenia, la estructura tridimensional de los sitios de unión a los ligandos GDNF y NRTN y el sitio de reconocimiento del anticuerpo anti-GFRα utilizado, se encuentran conservadas y son capaces de interactuar con los ligandos de mamíferos, en contraposiscion a lo hallado en organismos más distantes como D. melanogaster. Estos resultados refuerzan la utilidad de los equinodermos como modelo animal para estudios de genética molecular, enfocados en la comprensión de los mecanismos moleculares del desarrollo de los Deuterostomados.

Intercellular signaling mediated by growth factors and/or neurotrophic factors is crucial for the organization of embryonic and larval development, nervous system and regeneration. Some aspects of the developmental biology of the echinoderm Arbacia dufresnii were studied in this work as well as the influence exerted by the family of neurotrophic factors GFLs in these processes. Both the embryonic and larval development and the development of the nervous system were similar to those found in other species. A strong maternal inheritance was found in the development of embryonic and larval progenies. Presence of peptidergic neurons that express GFSKLYFamide, and cells with Radial Glial characteristics, that express GFAP were found in the larval nervous system. Nine gene sequences of proteins were found in A. dufresnii, which will be submitted to public sequence databases. The expression analyses of these genes allowed to increase the knowledge of larval development. Some genes presented an endogenous expression while others seem to have a strong maternal inheritance. There was a rapid tissue regeneration and functional recovery after injury. The results contributed to the understanding of a very common phenomenon in echinoderms, but little studied in larvae due to its inherent complexity|. Although it was not possible to find the gene sequence of the GFL receptor, the protein was immunodetected. Likewise, exposure to the mammalian GFLs pharmacological ligands (GDNF and NRTN), generated important responses in the larvae of A. dufresnii, which were found under both normal culture conditions and regeneration conditions. Therefore, this thesis presents the effects of the activation of the mammalian GFL neurotrophic factors on invertebrates, and more importantly, there found effects described in mammals. In addition, eventhough the GFRα nucleotide sequence has a large divergence throughout the phylogeny, the three- dimensional structure of the GDNF and NRTN ligand binding sites and the anti-GFRα antibody recognition site are preserved and are able to interact with the mammalian ligands. This is contrary to what was found in most distant organisms such as D. melanogaster. These results highlithd the use of echinoderms as model for molecular genetics studies, focused on understanding the molecular mechanisms of the development of Deuterostomados.