El hipocampo es una pieza esencial para la memoria a corto y largo plazo, así como para la memoria espacial / Imagen: Wikimedia

Identifican un mecanismo que regula la neurogénesis en el hipocampo adulto

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Investigadores descubren que una proteína y su receptor controlan la proliferación de las células madre adultas del hipocampo. Este binomio ha demostrado ser crucial para el correcto posicionamiento de las nuevas neuronas, así como para el correcto desarrollo de sus conexiones y el mantenimiento de las oscilaciones gamma cerebrales que se generan en el hipocampo adulto.

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IBEC / Investigadores del grupo del IBEC Molecular and Cellular Neurobiotechnology descubren que la proteína Sema3E y su receptor PlexinD1 controlan la proliferación de las células madre adultas del hipocampo. Además, el binomio Sema3E – PlexinD1 ha demostrado ser crucial para el correcto posicionamiento de las nuevas neuronas, así como para el correcto desarrollo de sus conexiones y el mantenimiento de las oscilaciones gamma cerebrales que se generan en el hipocampo adulto.

Hasta ahora, este binomio era conocido por su papel en la formación de conexiones y sinapsis específicas durante el desarrollo del cerebro

El estudio ha sido liderado por José Antonio del Río, Catedrático de la UB, investigador principal del IBEC y miembro de CIBERNED y del Instituto de Neurociencias de la UB. El trabajo se ha realizado en colaboración con investigadores del IDIBAPS, la UB y la Universidad de Valencia.

El equipo de del Río, con la recientemente doctorada Ágata Mata y Vanessa Gil como primeras autoras, ha identificado a Sema3E y su receptor PlexinD1 como proteínas que regulan la proliferación de las células madre adultas del hipocampo. Se trata de un nuevo rol desconocido para el binomio Sema3E – PlexinD1, que hasta ahora era conocido por su papel en la formación de conexiones y sinapsis específicas durante el desarrollo del cerebro.

El hipocampo es una pieza esencial para la memoria a corto y largo plazo, así como para la memoria espacial. Se localiza en el interior del lóbulo temporal del cerebro, y le debe su nombre a su forma anatómica, que recuerda a la del caballito de mar (o hipocampo). En la enfermedad de Alzheimer, es el hipocampo una de las primeras regiones cerebrales en sufrir daños, causando problemas de memoria y desorientación como parte de los primeros síntomas de la enfermedad.

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Regeneración de neuronas

Durante mucho tiempo, se creyó que las neuronas adultas del sistema nervioso central no podían regenerarse, y que la pérdida de memoria era un proceso contra el que el organismo no era capaz de luchar. No obstante, en los últimos años el descubrimiento de neurogénesis en algunas áreas cerebrales ha roto dicho dogma. Actualmente, ya se ha demostrado que las células del bulbo olfativo se regeneran, así como también lo hacen las células del hipocampo, en concreto las de la zona subgranular (SGZ, del inglés subgranular zone).

En los pacientes de Alzhéimer, se ha descrito que esta regeneración funcional está alterada

En esta región del hipocampo, un nicho de células madre se encarga de generar nuevas neuronas y células gliales que posteriormente se integran funcionalmente en un estrado denominado granular. En los pacientes de Alzhéimer, se ha descrito que esta regeneración funcional está alterada y no es suficiente como para recuperar el daño neurodegenerativo presente en la enfermedad, lo que contribuye, lamentablemente, al deterioro cognitivo de los pacientes.

En su último trabajo, publicado recientemente en la revista Scientific Reports, los Investigadores del IBEC descifran un nuevo mecanismo molecular que controla la generación de nuevas neuronas adultas en el hipocampo. Se trata de la proteína Sema3E y su receptor de membrana PlexinD1, conocidos por guiar la formación de conexiones y promover la reorganización del citoesqueleto neuronal durante el neurodesarrollo.

Tinción del hipocampo de ratón adulto, donde se aprecia la morfología correcta de las láminas neuronales en el hipocampo del animal control (en el panel C), y la deformación en el giro dentado (flechas) debido a la ausencia de Sema3E en el panel D.

Tinción del hipocampo de ratón adulto, donde se aprecia la morfología correcta de las láminas neuronales en el hipocampo del animal control (en el panel C), y la deformación en el giro dentado (flechas) debido a la ausencia de Sema3E en el panel D.

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Los ensayos desarrollados en ratón han revelado que, en ausencia de Sema3E o su receptor PlexinD1 en las neuronas del hipocampo, se produce una sobreproducción de nuevas neuronas en los nichos del hipocampo que migran de forma anómala, provocando malformaciones en esta área del cerebro. Como consecuencia, las conexiones neuronales y las ondas gamma generadas por los ratones adultos también sufren cambios.

El descubrimiento podría arrojar luz sobre los mecanismos implicados en memoria o en el desarrollo de tumores cerebrales causados por la proliferación descontrolada de diversos tipos celulares

“Sabemos que las ondas gamma tienen un papel relevante en el mantenimiento del sistema nervioso central; nuestro estudio demuestra que la ausencia de Sema3E o PlexinD1 en el hipocampo podría promover cambios patológicos no sólo a nivel morfológico, sino también a nivel de comportamiento”, comenta Ágata Mata, coprimera autora del estudio e investigadora predoctoral del IBEC y de la UB.

El descubrimiento de esta nueva función del binomio Sema3E-PlexinD1 podría arrojar luz sobre los mecanismos implicados en memoria o en el desarrollo de tumores cerebrales causados por la proliferación descontrolada de diversos tipos celulares. “Sema3E desempeña un papel fundamental en la regulación del hipocampo en desarrollo y adulto, teniendo repercusiones a nivel morfológico y fisiológico, que repercuten en la memoria a nivel conductual”, añade Del Río.

Esta investigación ha sido financiada por el MEICO, CIBERNED, La Fundació Marató de TV3, la Generalitat de Catalunya y PRIONET Spain.

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Referencia bibliográfica: 
Agata Mata, Vanessa Gil, Jesús Pérez-Clausell, Miguel Dasilva, Mari Carmen González-Calixto, Eduardo Soriano, José Manuel García-Verdugo, Maria V. Sanchez-Vives & José Antonio del Río (2018). New functions of Semaphorin 3E and its receptor PlexinD1 during developing and adult hippocampal formation. Scientific Reports 8, 1381
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