Expressió de la Zac1 durant el desenvolupament de ratolí. Paper de la Zac1 en el sistema nerviós central

Abstract

[spa] La tasa de proliferación celular resulta de un balance entre varios procesos celulares: mitosis, diferenciación celular y la muerte celular apoptótica. La regulación de este balance es fundamental durante el desarrollo embrionario, la regeneración celular y el envejecimiento, así como en distintos procesos degenerativos y patológicos. Recientemente se ha clonado un gen, designado Zac1, el cuál codifica un factor de transcripción que regula la apoptosis y el paro del ciclo celular, mediante vías independientes. Se ha determinado que en ratones adultos Zac1 se expresa en la glándula pituitaria, en el cerebro, y en distintos tejidos periféricos, así como en el tubo neural de embriones de ratón con 9 días. Distintos estudios han demostrado que Zac1 está implicado en el desarrollo tumoral, en la diabetes mellitus neonatal transitoria, en la activación y/o represión de receptores nucleares, en la coactivación de la vía apoptótica p53/Apaf-1, etc. Sin embargo, su función en el sistema nervioso central es aún desconocida. La presente tesis tiene como objetivo general, determinar el papel de Zac1 en el sistema nervioso central del ratón. En este sentido, se determinó el patrón de expresión de Zac1 durante el desarrollo embrionario del neuroectodermo y mesodermo, así como, durante la maduración del sistema nervioso central (mediante técnicas de hibridación in situ e inmunohistoquímicas). Además, se caracterizó el fenotipo de las poblaciones celulares que expresan Zac1 durante el desarrollo. En el desarroollo del neuroectodermo, los resultados obtenidos muestran que Zac1 se expresa en las células madre/progenitoras del sistema nervioso central, tanto en desarrollo como en el animal adulto (zonas germinativas). Su expresión en células diferenciadas se restringe a subpoblaciones neuronales de naturaleza GABAérgica y catecolinérgica. En el desarrollo del mesodermo, los resultados revelaron que Zac1 se expresa durante todas las fases del ciclo de vida de los condrocitos (condrogénesis) y del desarrollo de las células musculares (miogénesis), sugiriendo que Zac1 puede jugar un papel importante en el desarrollo del esqueleto y del músculo esquelético. Por otra parte, se estudió el papel de Zac1 en el sistema nervioso central, analizando el fenotipo neural de los ratones mutantes para Zac1, y estudiando el papel de Zac1 en los procesos neurodegenerativos asociados con la muerte celular apoptótica. Los animales mutantes para Zac1 presentan tasas de proliferación neural superiores a la de los animales salvajes, reforzando el papel de Zac1 en el control de la tasa de proliferación celular (ciclo celular y apoptosis). Además, los resultados obtenidos muestran que la expresión regional de Zac1 es imprescindible para la selección y/o diferenciación de distintos progenitores neurales (tales como en los oligodendrocitos, las neuronas, los astrocitos, etc). En los modelos neurodegenerativos, los resultados obtenidos muestran que Zac1 es imprescindible para activar los procesos apoptóticos que conducen a la fragmentación del DNA, apuntando a su implicación en las fases tempranas de la activación de las cascadas apoptóticas. Por tanto, los novedosos resultados obtenidos en este trabajo de tesis abren distintas líneas de enfoque sobre el papel de zac1 en el sistema nervioso central, concretamente en los procesos de proliferación y diferenciación celular, en los procesos apoptóticos y en los mecanismos de plasticidad neural que ocurren durante el desarrollo temprano del organismo, así como, tras la activación neural que se desarrolla en los procesos de neurodegeneración.

[eng] The proliferative rate results from a balance between cell division (mitosis), cell differentiation, and programmed cell death (apoptosis). Controlling this balance is fundamental during embryonic development, tissue regeneration, and aging, as well as in neurodegenerative process. In 1997, Spengler and collaborators cloned Zac1, a new zinc-finger transcription factor induces the cellular cycle arrest and the apoptosis, by means of independent routes, like p53. Zac1 is high expressed in the pituitary gland and in some brain areas. However, their role in the central nervous system had not been studied. In this way, this work, we study the pattern of expression of Zac1 during the maturation of the central nervous system (Valente and Auladell, 2001), as well as during the early development of neuroectoderm and mesoderm (Valente et al., 2005), in mice. In addition, we characterized these neural populations that express Zac1 during the development, demonstrating that initially (embryonic and postnatal mice) its expression is strong in neural cells with high mitotic activity (progenitors and stem cells) and later (adult mice) in interneurons of the GABAergic system. These results took to us to analyze if the strong expression of Zac1 in the central nervous system would be related to its apoptotic function. In this way, our results in neurodegenerative processes, as much in normal mice (Valente et al., 2004) as in mutant mice for Zac1 (Valente et al., 2005; results in preparation), show that although the expression of Zac1 is important in the induction of the apoptosis, is not their main function in the development and maturation of central nervous system, suggesting that Zac1 more would be implied in controlling the cellular cycle that in inducing the apoptosis. Moreover, a detail immunohistological study of the Zac1 mutant mice brain shows that the expression of Zac1 is important for the differentiation of the oligodendrocytes, interneurons and astrocytes, and suggest an important role of Zac1 in the differentiation and/or selection process of the progenitors/stem cells of the nervous system.