Estudio de las alfa-quimioquinas en la regulación del proceso de diferenciación de neuroesferas obtenidas de médula espinal de ratón

Abstract

El recambio de elementos celulares en el tejido nervioso es sustentado por la existencia de una célula troncal neural, responsable del proceso de neurogénesis a través del cual se generan neuronas, astrocitos y oligodendrocitos. Recientemente se han identificado algunas quimioquinas con la capacidad de regular el proceso de neurogénesis a partir de una célula troncal neural. En particular, se ha descrito que la alfa-quimioquina CXCL12 y su receptor CXCR4 participan en el desarrollo de estructuras del sistema nervioso central y regulan procesos de proliferación y diferenciación en el cerebro adulto. Sin embargo, el rol que cumplen las alfaquimioquinas y específicamente la quimioquina CXCL12 y sus dos receptores CXCR4 y CXCR7 regulando capacidades funcionales de las células troncales neurales de la médula espinal, aún no está claro. Por lo anterior, esta tesis postula que “las alfa-quimioquinas regulan el proceso de diferenciación de células troncales neurales cultivadas como neuroesferas obtenidas de médula espinal de ratones”. Para evaluar esta hipótesis se utilizaron neuroesferas derivadas de la médula espinal de embriones en estadio E18,5. Se demostró que estas neuroesferas contenían células troncales neurales evaluando las capacidades de autorrenovación y diferenciación. En ellas se determinó que sólo estaba presente el RNA mensajero de la alfa-quimioquina CXCL12 y sus receptores y no el de CXCL1 y sus receptores mediante RT-PCR. De esta manera el estudio se focalizó en CXCL12 y sus receptores CXCR4 y CXCR7. Mediante inmunofluorescencia se detectaron estos receptores en neuroesferas luego de 4 días de diferenciación y se observó que estaban en las células troncales neurales. Finalmente se analizó el proceso de diferenciación, evaluando mediante inmunofluorescencia marcadores de linajes neurales. Se observó que CXCL12 favoreció la diferenciación astroglial sobre la neuronal, comparando la intensidad de fluorescencia de marcadores neurales como GFAP y beta-III-tubulina y que, aparentemente, tanto CXCR4 como CXCR7 participan en el proceso de diferenciación, deducido de los resultados conseguidos con el uso del antagonista de CXCR4, AMD3100. En consecuencia, es posible proponer a la quimioquina CXCL12 como un blanco terapéutico pudiendo bloquearla en casos de lesión a la médula espinal, donde ésta se ve aumentada, para así impedir que las células troncales endógenas se diferencien a astrocitos

The renewal of cells in nervous tissue is sustained by neural stem cells, which are responsible for the neurogenesis that originates neurons, astrocytes and oligodendrocytes. The mechanisms that regulate the functional capabilities of neural stem cells in the spinal cord are unknown. Recently, some chemokines have been identified as regulating factors of neurogenesis of neural stem cells. In particular, the CXCL12 alpha-chemokine and its receptor CXCR4 participate in the development of central nervous system structures and regulate proliferation and differentiation processes in the adult brain. However, the role of alphachemokines and specifically of CXCL12 and its receptors CXCR4 and CXCR7, on the regulation of functional properties of neural stem cells from spinal cord is not clear yet. With this background, this thesis postulates that “alpha-chemokines regulates the differentiation of neural stem cells cultured as neurospheres obtained from mouse spinal cord”. To evaluate this hypothesis, neurospheres from E18,5 mouse spinal cord were used. It was shown that the neurospheres had neural stem cells by assessing their self-renewal and differentiation capabilities. The presence of mRNA of alpha chemokines CXCL1 and CXCL12 and their receptors in neurospheres was evaluated by RT-PCR. Showing that neurospheres have CXCL12 and its receptors mRNA and not CXCL1 and its receptors mRNA. Therefore, the investigation continued with CXCL12 and its receptors CXCR4 and CXCR7. Both receptors were detected on neural stem cells by immunofluorescence after 4 days of differentiation. Finally, the process of differentiation was analyzed by immunofluorescence of neural markers. The comparison between GFAP and beta-III-tubulin fluorescence intensity indicates that CXCL12 promotes astroglial over neuronal differentiation. Apparently, inferred from the use of the CXCR4 antagonist AMD3100, both CXCR4 and CXCR7 participate in the differentiation of the neural stem cells from spinal cord. Given the results obtained in this thesis, it is possible to propose CXCL12 as a potential therapeutic target: blocking it to promote neuronal differentiation, for example, in cases of spinal cord injury, in which CXCL12 mRNA is increased; preventing differentiation of neural stem cells to astrocytes