Fig.1. Fig. 2.

Estos defectos están asociados con pérdida de la capacidad auditiva y aumentan con la edad. El IGF-I es por lo tanto un factor fundamental para la supervivencia de las neuronas auditivas en el ratón en su fase de maduración funcional. En el embrión de pollo, hemos descrito que el IGF-I es fundamental para la neurogénesis temprana (Figuras 3 y 4).

Fig.3. Fig.4

Estamos profundizando en el estudio de los factores de transcripción que participan en la definición del fenotipo neuronal y en como se regulan por el IGF-I. Como se describe con mayor detalle en el siguiente apartado, en este modelo, hemos explorado las relaciones existentes entre las vías de supervivencia y muerte celular. En el balance final es fundamental la relación entre NGF (vía activación de p75NTR) e IGF-I (vía IGFR-1) que controlan conjuntamente los niveles de mediadores lipídicos (ceramida), la activación de proteasas (caspasa-3) y de quinasas (Raf y Akt) (Figura 5).

Fig.5.

 

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Redes de señales regulan la apoptosis y la supervivencia celular durante el desarrollo del oído interno.

El desarrollo del oído interno de vertebrados es uno de los modelos más clásicos y más atractivos para estudiar las bases moleculares y celulares del desarrollo embrionario. En los últimos años, se han comenzado a conocer las señales intracelulares responsables de la inducción, crecimiento, supervivencia y diferenciación del oído interno de vertebrados. Nuestro grupo está interesado en los mecanismos moleculares mediante los cuales estas señales inician y organizan el oído interno. En este contexto, estamos interesados en estudiar la actividad biológica y los mecanismos de acción de los factores de la familia de la insulina (IGFs) y de las neurotrofinas. El IGF-I es un potente activador del crecimiento celular y de la morfogénesis durante el desarrollo del oído interno. El IGF-I modula la actividad de ERK y la expresión de los genes c-jun y c-fos. EL IGF-I es esencial para la formación y diferenciación del ganglio cócleo-vestibular. Hemos desarrollado la metodología para estudiar los factores que modulan el desarrollo del oído interno en cultivos “ex vivo” de órgano entero mediante la sobreexpresión de genes utilizando vectores retrovirales. Así hemos descrito que la sobre-expresión de c-Raf causa importantes malformaciones en la vesícula ótica mediante un incremento excesivo del grado de proliferación en detrimento de la morfogénesis y diferenciación del epitelio ótico. Entre las señales intracelulares de respuesta estamos muy interesados en la regulación de la actividad celular por esfingolípidos. En concreto, estamos estudiando las funciones de los lípidos bioactivos derivados de la esfingomielina, las ceramidas y la ceramida-1-fosfato, en el control de la proliferación celular y de la muerte celular programada o apoptosis.

La regulación normal del desarrollo implica un balance dinámico de los mecanismos que regulan la división celular, la diferenciación y la muerte (Figura 6).

Fig.6.

 

En la vesícula ótica, hemos descrito que los niveles relativos de ceramida y ceramida-1-fosfato forman un reóstato biológico fundamental para la decisión de vida o muerte. El IGF-I bloquearía la generación de ceramida mientras que activaría su conversión a ceramida-1-fosfato que es capaz de activar la quinasa Akt y promover la supervivencia celular. La generación de ceramida está promovida por la activación de receptores de muerte, en la vesícula ótica el pro-NGF (nerve growth factor) vía su receptor de baja afinidad p75. El pro-NGF es un activo inductor de muerte en la población de neuroblastos y en las células del epitelio localizadas en la zona neurogénica y en los parches sensoriales.

Curso:
Regulación de la muerte celular programada. Fisiopatología y mecanismos moleculares.

Enlaces de interes:
- Red española de apoptosis. APORed
- Grupo de Apoptosis de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular.

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Análisis funcional no invasivo (NINE) en ratones modificados genéticamente

Los ratones modificados genéticamente son modelos habituales en la investigación biomédica básica y aplicada. Se están utilizando, por ejemplo, para el estudio de la genética del desarrollo del sistema nervioso, la comprensión de sus alteraciones y en el estudio de los mecanismos de acción de nuevos fármacos. El análisis genético, bioquímico y al nivel molecular de estos modelos es accesible para muchos grupos de investigación, sin embargo, la mayoría de estos grupos no dispone de las aproximaciones experimentales no invasivas necesarias para analizar in vivo su fenotipo. Para abordar este aspecto, tradicionalmente se han utilizado los estudios de comportamiento, y más recientemente, las técnicas de imagen. Una alternativa a estos métodos es el estudio de los sistemas neurosensoriales in vivo, que permite diagnosticar de forma objetiva y con una gran precisión las alteraciones asociadas al déficit génico o a la manipulación realizada. Estamos aplicando y desarrollando técnicas de valoración neurofuncional no invasiva (non invasive neurofunctional evaluation, NINE), de la función auditiva (ABR) (Figura 7).

Fig.7

Las pruebas de ABR, proporcionan información sobre la funcionalidad de las estructuras neurales auditivas periféricas y sobre la vía acústica central. El ABR posibilita la determinación del umbral auditivo y de la velocidad de conducción del estímulo auditivo entre los distintos núcleos del tronco cerebral. Estos parámetros se encuentran muy afectados en algunas alteraciones severas del desarrollo y pueden ser valorados in vivo de un modo rápido y cuantitativo. Por último, estos datos se pueden complementar con los generados en el SIERMAC (Servicio del IIB, CSIC). La imagen de resonancia magnética nuclear nos permite analizar in vivo las características morfológicas del modelo en estudio, así como cuantificar perfiles bioquímicos de distintos marcadores metabólicos, incluidos algunos que indican muerte celular. En su conjunto, estas aproximaciones permiten abordar estudios del sistema nervioso muy dirigidos y sobre un menor número de animales mutados Ofrecemos a la comunidad científica la posibilidad de utilizar la unidad de NINE que hemos establecido en nuestro centro.

 

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