Identifiquen un mecanisme que regula la neurogènesi en l’hipocamp adult

Investigadors del grup de l’IBEC Molecular and Cellular Neurobiotechnology descobreixen que la proteïna Sema3E i el seu receptor PlexinD1 controlen la proliferació de les cèl·lules mare adultes de l’hipocamp.

A més, el binomi Sema3E – PlexinD1 ha demostrat ser crucial per al correcte posicionament de les noves neurones, així com per al correcte desenvolupament de les seves connexions i el manteniment de les oscil·lacions gamma cerebrals que es generen en l’hipocamp adult.

Read more…

Il·lustració 1: Tinció de l’hipocamp de ratolí adult, on s’aprecia la morfologia correcta de les làmines neuronals en l’hipocamp de l’animal control (en el panell C), i la deformació en el gir dentat (fletxes) a causa de l’absència de Sema3E en el panell D.

L’estudi ha estat liderat pel José Antonio del Río, Catedràtic de la UB, investigador principal de l’IBEC i membre de CIBERNED i de l’Institut de Neurociències de la UB. El treball s’ha realitzat en col·laboració amb investigadors de l’IDIBAPS, la UB i la Universitat de València.

L’equip de del Río, amb la recentment doctorada Àgata Mata i Vanessa Gil com a primeres autores, ha identificat a Sema3E i el seu receptor PlexinD1 com a proteïnes que regulen la proliferació de les cèl·lules mare adultes de l’hipocamp. Es tracta d’un nou rol desconegut per al binomi Sema3E – PlexinD1, que fins ara era conegut pel seu paper en la formació de connexions i sinapsis específiques durant el desenvolupament del cervell.

L’hipocamp és una peça essencial per a la memòria a curt i llarg termini, així com per a la memòria espacial. Es localitza a l’interior del lòbul temporal del cervell, i li deu el seu nom a la seva forma anatòmica, que recorda a la del cavallet de mar (o hipocamp). En la malaltia d’Alzheimer, és l’hipocamp una de les primeres regions cerebrals a patir danys, causant problemes de memòria i desorientació com a part dels primers símptomes de la malaltia.
Durant molt de temps, es va creure que les neurones adultes del sistema nerviós central no podien regenerar-se, i que la pèrdua de memòria era un procés contra el qual l’organisme no era capaç de lluitar. No obstant això, en els últims anys el descobriment de neurogènesi en algunes àrees cerebrals ha trencat aquest dogma. Actualment, ja s’ha demostrat que les cèl·lules del bulb olfactori es regeneren, així com també ho fan les cèl·lules de l’hipocamp, en concret les de la zona subgranular (SGZ, de l’anglès subgranular zone). En aquesta regió de l’hipocamp, un nínxol de cèl·lules mare s’encarrega de generar noves neurones i cèl·lules glials que posteriorment s’integren funcionalment. En els pacients d’Alzheimer, s’ha descrit que aquesta regeneració funcional es troba alterada i no és suficient com per recuperar el dany neurodegeneratiu present en la malaltia, la qual cosa contribueix, lamentablement, al deteriorament cognitiu dels pacients.

En el seu últim treball, publicat recentment en la revista Scientific Reports, els investigadors de l’IBEC desxifren un nou mecanisme molecular que controla la generació de noves neurones adultes en l’hipocamp. Es tracta de la proteïna Sema3E i el seu receptor de membrana PlexinD1, coneguts per guiar la formació de connexions i promoure la reorganització del citosquelet neuronal durant el neurodesenvolupament.

Els assajos desenvolupats en ratolí han revelat que, en absència de Sema3E o el seu receptor PlexinD1 en les neurones de l’hipocamp, es produeix una sobreproducció de noves neurones en els nínxols de l’hipocamp que migren de forma anòmala, provocant malformacions en aquesta àrea del cervell. Com a conseqüència, les connexions neuronals i les ones gamma generades pels ratolins adults també pateixen canvis. “Sabem que les ones gamma tenen un paper rellevant en el manteniment del sistema nerviós central; el nostre estudi demostra que l’absència de Sema3E o PlexinD1 en l’hipocamp podria promoure canvis patològics no només a nivell morfològic, sinó també a nivell de comportament”, comenta Àgata Mata, coprimera autora de l’estudi i investigadora predoctoral de l’IBEC i de la UB.
El descobriment d’aquesta nova funció del binomi Sema3E-PlexinD1 podria llançar llum sobre els mecanismes implicats en la memòria o en el desenvolupament de tumors cerebrals causats per la proliferació descontrolada de diversos tipus cel·lulars. “Sema3E exerceix un paper fonamental en la regulació de l’hipocamp en desenvolupament i adult, tenint repercussions a nivell morfològic i fisiològic, que repercuteixen en la memòria a nivell conductual”, afegeix Del Río.

Article referenciat: 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

Aquesta recerca ha estat finançada pel MEICO, CIBERNED, La Fundació Marató de Tv3, la Generalitat de Catalunya i PRIONET Spain.