4.6 Supervision of Teaching Process 54
4.6.4 Lesson Preparation 64
La caracterización de fenotipos aberrantes del TIP en varios modelos de ratones KO ha dado una idea de las moléculas que están involucradas en el proceso de pruning estereotipado de dicho tracto. La interacción ligando-receptor que hasta ahora ha emergido como la más crítica para el desarrollo normal del TIP es la Semaforina 3F (Sema3F) que actúa a través de un complejo receptor conformado por Neuropilin-2 (Npn-2) y Plexina-A3 (PLXA3) (63). Las semaforinas son una familia de moléculas secretadas o transmembrana que tienen un dominio amino-terminal denominado “sema”, compuesto por unos 500 aminoácidos, que es clave para la señalización debido a su conservación (96). Estas moléculas han sido clasificadas según sus dominios adicionales en ochoclases (97):
• La clase I y II se encuentran en invertebrados.
• De las clases III a la VII se encuentran en vertebrados: de la clase IV a la VI son transmembranas, III y VII son secretadas.
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Las semaforinas secretadas actúan principalmente de forma inhibitoria sobre el axón, operando como señales quimio-repulsivas durante el guiado axonal. Sin embargo, a nivel general, el papel de esta familia de moléculas altamente conservada se ha ampliado para incluir múltiples fenómenos del desarrollo tales como la orientación atractiva del axón, la fasciculación axonal y la migración neuronal (98).
Sema3F pertenece a la clase mejor caracterizada de semaforinas, la clase 3, que son secretadas. Esta clase de semas actúan a través de un complejo receptor formado por neuropilinas, que constituyen el componente del complejo al que se une el ligando, y plexinas, que forman el componente de señalización. Las neuropilinas son proteínas transmembrana con una gran región extracelular que consta de cinco dominios y una cola citoplasmática corta sin dominios de señalización conocidos (99). Las plexinas son proteínas transmembrana con un dominio sema extracelular y un dominio citoplásmico de aprox. 600 aminoácidos (100). Curiosamente, aunque la mayoría de las semaforinas de clase 3 no se unen directamente a las plexinas, la afinidad de unión a las neuropilinas aumenta cuando éstas se encuentran en un complejo con plexinas (101).
Los patrones de expresión de estas moléculas indican un posible papel en el desarrollo del hipocampo, incluyendo el pruning del TIP. En ratones, el ARNm de Sema3F se expresa a lo largo del hipocampo desde el día embrionario 15 (E15) hasta P0 (102), luego su expresión baja drásticamente, no encontrándose expresión de ARNm detectable al día P10 y P15, sin embargo, a P20 la expresión se reanuda en las células de CA3 y CA1 y es aún mayor al día P26, mientras transcurre el pruning estereotipado del TIP (63). El ARNm de Npn-2 también se expresa en todo el hipocampo de E15 a P0, encontrándose fuertemente expresado en el GD a P0 (102). Posnatalmente, se observó que se expresa robustamente en la capa molecular interna del GD a P10 y edades adultas; también se detecta Npn-2 en dendritas de neuronas de CA1 y CA3 y en los axones y terminales del tracto principal y del TIP a P10, pero su expresión disminuye en la edad adulta (103). El ARNm de PLXA3 se expresa en muchas regiones del hipocampo en desarrollo (a P1), incluyendo las células granulares de GD, células piramidales maduras y el estrato oriens (104). Cuando el pruning del TIP ocurre, a P25 la expresión de PLXA3 se limita al tercio interno del DG (63).
En síntesis, los receptores de semaforina están presentes principalmente en las células granulares del GD, mientras que Sema 3F se encuentra especialmente en la trayectoria del TIP, presentando una baja expresión en el desarrollo postnatal temprano, y aumentando marcadamente al momento de la retracción del TIP. Este patrón de expresión es consistente con un papel en el pruning estereotipado del TIP.
Se ha demostrado que estas moléculas ejercen efectos de guía y pruning tanto in vitro como in vivo. Ratones mutantes para Npn-2 (99), PLXA3 (63,104,105), y Sema3F (106) han sido generados y caracterizados. Cada uno de estos mutantes tiene un fenotipo hipocampal
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idéntico, con un TIP largo que se extiende hacia la curvatura de CA3. En cada uno de estos mutantes no se observaron defectos en la densidad celular o migración celular en el GD, por lo que la longitud del TIP no se debe a cambios en el número de células granulares. En estos animales mutantes el TIP no se retrae y el adulto conserva las proyecciones en todo el campo de CA3 como lo hace en la etapa postnatal más temprana. En los mutantes PLXA3, los complejos sinápticos que normalmente se eliminan durante el pruning continúan madurando y alcanzan una forma muy similar a la de los complejos sinápticos de los axones maduros del tracto principal, mientras que en los animales WT los complejos sinápticos formados antes del pruning se eliminan previamente al inicio de dicho proceso (105). Estos modelos KO de Sema3F y sus receptores no han sido caracterizados en tests comportamentales, por lo que aún se desconocen las consecuencias de las fallas en el pruning estereotipado del TIP.
Hasta el momento hay poco conocimiento acerca de los efectos aguas abajo de la vía de señalización de las semaforinas y cómo realmente inducen el proceso de pruning. Hay evidencias de que la vía de señalización de estas moléculas desencadena la reestructuración del citoesqueleto de actina (87), sin embargo aún se necesita más trabajo para alcanzar la completa comprensión de esta vía
Es importante mencionar que Degano y col. (2009) encontraron defectos en el pruning axonal en el sistema olfatorio de ratones MeCP2-KO, los cuales estuvieron acompañados de alteraciones dinámicas espacio/temporales en la expresión de semaforinas clase 3 (53).
Considerando estos antecedentes, en la presente tesis nos propusimos evaluar el proceso de refinamiento axonal en el TIP y los jugadores moleculares involucrados en el mismo en modelos animales deficientes en MeCP2.