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| Al igual que un bonsái, las neuronas llamadas células mitrales también se ramifican de forma múltiple. Al principio, las células mitrales se ramifican en muchos glomérulos, pero a medida que avanza el desarrollo, se refuerza una sola rama y se podan las demás. Los investigadores de la Universidad de Kyushu que estudian las neuronas olfativas de los ratones descubrieron que BMPR-2 es uno de los reguladores clave de la estabilización selectiva de la ramificación de las neuronas y que el fortalecimiento de esa entrada sólo se produce en presencia de la señalización de las neuronas. Crédito: Universidad de Kyushu, bonsái proporcionado por @h.h.rockkraft en Instagram |
BMPR-2 permite la estabilización dependiente de la actividad de las dendritas primarias durante la remodelación de las células mitrales
Los investigadores identifican las señales moleculares que hacen que las neuronas en desarrollo remodelen sus conexiones.
En este mismo momento, los miles de millones de neuronas de su cerebro están utilizando sus billones de conexiones para permitirle leer y comprender esta frase.
Ahora, mediante el estudio de las neuronas implicadas en el sentido del olfato, investigadores de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad de Kyushu informan de un nuevo mecanismo detrás del bonsái biomolecular que refuerza selectivamente estas conexiones.
Cómo se remodelan los circuitos neuronales a lo largo del tiempo, especialmente durante el desarrollo temprano, es una cuestión abierta en neurobiología. Al principio del desarrollo neuronal, las neuronas forman una cantidad excesiva de conexiones que se eliminan gradualmente a medida que otras se fortalecen.
Estudiando un tipo de neurona olfativa conocida como célula mitral en ratones, el equipo de investigación descubrió que la proteína BMPR-2 es uno de los reguladores clave de la estabilización selectiva de la ramificación de las neuronas y que el fortalecimiento sólo se produce cuando la rama recibe señales de otras neuronas.
"Una de las principales razones por las que utilizamos las neuronas olfativas es porque son fáciles de acceder y estudiar, y las células mitrales sólo desarrollan una única rama", explica Shuhei Aihara, primer autor del estudio publicado en Cell Reports.
En una etapa temprana del desarrollo del ratón, las células mitrales se conectan a múltiples glomérulos. A medida que el desarrollo avanza, el exceso de ramificaciones se elimina y, finalmente, cada célula mitral establece una única ramificación a un solo glomérulo que inerva un solo olor. Crédito: Kyushu University/Imai Lab
"Cuando una neurona olfativa detecta una molécula específica que olemos, envía la señal a una "estación de paso" específica en el bulbo olfativo del cerebro llamada glomérulo. Esa señal se transmite al cerebro a través de las células mitrales. Una célula mitral recibe señales para un olor específico".
En una fase muy temprana del desarrollo, estas células mitrales envían ramas a muchos glomérulos. A medida que avanza el tiempo, estas ramificaciones -conocidas como dendritas- se van podando hasta dejar una única y fuerte conexión. El equipo de investigación se propuso descubrir qué tipo de señales moleculares hacían que una rama se viera favorecida sobre las demás.
Tras analizar los factores candidatos que se sabe que controlan el crecimiento y la remodelación de las dendritas a partir de señales extrínsecas, el equipo se centró en la proteína BMPR-2.
"Cuando interrumpimos la BMPR-2, las células mitrales fallaban en la estabilización selectiva y formaban múltiples conexiones con múltiples glomérulos", explica Aihara. "En nuestro siguiente paso, descubrimos que BMPR-2 está unido a una proteína llamada LIMK, y sólo cuando BMPR-2 es activado por la proteína de señalización celular llamada BMP libera LIMK en la célula".
Se sabe que la LIMK activa el proceso de ensamblaje de la actina, el "esqueleto" de la célula. Una vez activada, la actina comienza a construir largas fibras que estabilizan las dendritas.
Sin embargo, esto todavía no explicaba cómo este mecanismo refuerza dendritas específicas. El siguiente paso del equipo fue encontrar los elementos que activan la LIMK. Su investigación les llevó a identificar un neurotransmisor bien conocido, el ácido glutámico, como uno de los factores que ponen en marcha el proceso.
"El ácido glutámico es necesario para que las señales se transmitan entre las neuronas. En conjunto, esto significa que tanto las BMP como las señales neuronales son necesarias para formar actina, induciendo así la construcción de una dendrita estable", afirma Aihara.
"Es como el freno y el acelerador de tu coche. Tienes que soltar el freno, en este caso BMPR-2 liberando LIMK, y luego pisar el acelerador -la señal del neurotransmisor- para que tu maquinaria avance". La necesidad de control simultáneo, o de entradas, es la base de la estabilización selectiva de la rama".
Takeshi Imai, que dirigió el equipo, concluye: "Esperemos que estos nuevos conocimientos sobre el desarrollo neuronal puedan conducir a una mayor comprensión de los mecanismos fundamentales que subyacen a las funciones cerebrales críticas y a posibles tratamientos de las patologías subrayadas por la disfunción sináptica."
"Nuestro siguiente paso es encontrar los factores que promueven la poda de dendritas, y también queremos ver si este mecanismo en el bulbo olfativo es fundamental en todo el neocórtex".
Fuentes, créditos y referencias:
Referencia: "BMPR-2 gates activity-dependent stabilization of primary dendrites during mitral cell remodeling" por Shuhei Aihara, Satoshi Fujimoto, Richi Sakaguchi y Takeshi Imai, 22 de junio de 2021, Cell Reports.
DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109276
Traído gracias a SciTechDaily