Rol de BDNF y de la vía de señalización de Wnt y Sox2 en la diferenciación de progenitores neurales en el epitelio olfatorio

• Autores: Frontera, Jimena Laura
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Paz, Dante A.
• Materia: EPITELIO OLFATORIO; CELULAS MADRE NEURALES; NEUROGENESIS; NEURONAS RECEPTORAS OLFATORIAS; WNT; SOX2; BDNF; OLFACTORY EPITHELIUM; NEURAL STEM CELLS; NEUROGENESIS; OLFACTORY RECEPTOR NEURONS; WNT; SOX2; BDNF
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El epitelio olfatorio (EO) de vertebrados es conocido por su remarcablepropiedad de renovación de neuronas receptoras olfatorias en forma activa alo largo de la vida, debido a la presencia de células madre neurales. El EO delarvas de Xenopus laevis muestra todas las características de un vertebradoadulto con una robusta capacidad regenerativa, ofreciendo un sistema idealpara el estudio de células madre neurales en adultos y de factoresinvolucrados en la regeneración del tejido y la diferenciación del linajeneuronal. La identidad y características específicas de las células madre neurales del EOsiguen siendo poco conocidas. Estudios previos en otros sistemas como enretina de Xenopus, han sugerido que la señalización de Wnt podría sernecesaria para la expresión de Sox2, el cual a su vez activa la expresión degenes proneurales, y bloquea la diferenciación neuronal a través de laactivación de Notch. En el presente trabajo, analizamos la expresión de genes marcadores decélulas madre neurales en el EO de X. laevis. Además, describimos unincremento significativo en el número de células basales proliferativas y elnúmero de células basales que expresan Sox2, durante la regeneración masivaluego de la destrucción del EO mediante el tratamiento con ZnSO4. Por otraparte, hemos observado que la vía de señalización de Wnt/β-catenina esnecesaria para la expresión de Sox2 en células basales del EO principalmentedurante la regeneración masiva. Sin embargo, en condiciones fisiológicasnormales la expresión de Sox2 podría estar regulada por otros factores. Noobstante, no se observó activación de las vías no canónicas de Wnt, como Wnt/JNK o Wnt/Ca++, en células basales en condiciones normales. Estosresultados sugieren un importante rol de Sox2 en las células proliferativasindiferenciadas, posiblemente involucrado en el mantenimiento de laspropiedades de células neuro-progenitoras, y sugieren que Wnt estaríainvolucrado en la regulación de la expresión de Sox2 principalmente durantela regeneración. Por otro lado, se analizó la expresión de BDNF en el sistema olfatorio encondiciones fisiológicas normales, así como durante una regeneración forzadainducida por la destrucción química del epitelio olfatorio en larvas de X. laevis. Hemos descripto la presencia y los patrones de expresión de BDNF tanto en el EO como en el bulbo. En condiciones fisiológicas normales, célulassustentaculares (gliales) y algunas células basales dispersas expresan BDNF enel EO, así como las células granulares en el bulbo olfatorio. Por otra parte,durante la regeneración masiva, hemos demostrado un aumento drástico de lascélulas basales que expresan BDNF, así como un aumento de BDNF en el bulboy nervio olfatorio. En conjunto, estos resultados sugieren un papel importantede BDNF en el mantenimiento y la regeneración del sistema olfatorio. En conclusión, nuestro trabajo pone de manifiesto la importancia del epitelioolfatorio de larvas de anfibios como modelo de estudios de procesos deneurogénesis. Así también hemos demostrado que la vía Wnt/β-catenina y laexpresión de Sox2 juegan un rol fundamental en procesos de diferenciación deneuronas olfatorias. Por último, el análisis de la regeneración del EO muestraun significativo aumento en la expresión de BDNF y su importancia en procesosregenerativos neurales. Palabras clave: Epitelio Olfatorio, Células madre neurales, Neurogénesis, Neuronas Receptoras Olfatorias, Wnt, Sox2, BDNF.
The vertebrate olfactory epithelium (OE) has been known for its remarkableproperty of olfactory receptor neurons renewal actively throughout life due tothe presence of neural stem cells. The OE of Xenopus laevis larvae show all thecharacteristics of an adult vertebrate with a robust regenerative capacity,offering an ideal system for the study of neural stem cells in adults and thefactors involved in tissue regeneration and differentiation of neuronal lineage. The identity and specific characteristics of olfactory neural stem cells are stillpoorly understood. Previous studies in other systems as the retina of Xenopus,have suggested that Wnt signaling may be necessary for expression of Sox2,which in turn activates expression of proneural genes, and blocked neuronaldifferentiation through the activation of Notch. In this study, we analyzed the expression of neural stem cells markers in the OEof X. laevis. We also describe a significant increase in the number ofproliferating basal cells and the number of basal cells that express Sox2,during massive regeneration after partial destruction of OE by treatment with ZnSO4. Moreover, we found that the Wnt/β-catenin signaling pathway isrequired for Sox2 expression in basal cells of the OE mainly during the massiveregeneration. However, under normal physiological conditions Sox2expression may be regulated by other factors. However, no activation of noncanonical Wnt pathways, such as Wnt/JNK and Wnt/Ca++ in basal cells wasobserved under normal conditions. These results suggest an important role of Sox2 in undifferentiated proliferating cells, possibly involved in themaintenance of the properties of neural progenitor cells, suggesting that Wntbe involved in the regulation of Sox2 expression mainly during regeneration. Furthermore, the expression of BDNF was analyzed in the olfactory systemunder normal physiological conditions, and during forced regenerationinduced chemical destruction of the olfactory epithelium in X. laevis larvae. Wehave described the presence and expression patterns of BDNF in both the OEand the bulb. Under normal physiological conditions, supporting cells (glial)and some scattered basal cells express BDNF in the OE and granule cells in theolfactory bulb. Moreover we have shown a dramatic increase of basal cellsexpressing BDNF and BDNF increase in the bulb and olfactory nerve duringregeneration. Together these results suggest an important role of BDNF in themaintenance and regeneration of the olfactory system. In conclusion, our study shows the importance of the olfactory epithelium oflarval amphibians as model for the study of neurogenesis process. Moreover,we have also shown that Wnt/β-catenin and Sox2 pathway play a critical role indifferentiation processes of olfactory neurons. Finally, analysis of OEregeneration showed a significant increase in the expression of BDNF and itsimportance in neural regeneration processes. Keywords: Olfactory Epithelium, Neural Stem Cells, Neurogenesis, Olfactory Receptor Neurons, Wnt, Sox2, BDNF.
Fil: Frontera, Jimena Laura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.