Había un hombre torcido: La escoliosis y la profunda historia del santuario interior del cerebro
La fibra de Reissner. Crédito: Current Biology
Acechando justo debajo de la superficie de casi todas las canciones infantiles comunes hay un registro complejo de tiempos pasados. Por ejemplo, el «hombre torcido» que «puso seis peniques torcidos sobre un estilo torcido» no era otro que el gran general escocés del siglo XVII Sir Alexander Leslie. El estilo torcido era la incómoda frontera entre Escocia e Inglaterra establecida por el controvertido pacto que firmó. De manera muy similar, muchas estructuras enigmáticas que persisten permanentemente o que aparecen y se reabsorben de manera transitoria en el desarrollo de los sistemas nerviosos de muchas criaturas también codifican un rico pasado evolutivo.
Una de esas reliquias en funcionamiento es la fibra de Reissner, una lámina de glicoproteína secretada por el órgano subcomisural (SCO) que inexorablemente desciende por el canal central de la médula espinal. Aunque el SCO fue una de las primeras estructuras del cerebro de los mamíferos en diferenciarse, en los humanos, comienza a retroceder alrededor de los tres o cuatro años y, por lo general, se vuelve vestigial en la edad adulta. El componente principal de la fibra de Reissner es una molécula gigante de vertebrados de 5000 aminoácidos llamada SCO-spondin. Esta proteína contiene dominios de búsqueda de caminos axonales críticos para el desarrollo de la comisura posterior, una vía transhemisférica que lleva axones que controlan el reflejo de luz pupilar.
El otro producto del SCO es una proteína transportadora de hormona tiroidea llamada transtiretina. Al igual que todos los metales organizados fijados por la vida, el yodo tiene una historia única que contar en la evolución del plan corporal. Recientemente, se ha descubierto en el organismo modelo, el pez cebra, una intrigante conexión entre la fibra de Reissner y el desarrollo de la columna vertebral que la alberga. Estos peces, como se observó recientemente para el control serotoninérgico de la neurogénesis, han demostrado ser un modelo ejemplar para estudiar todo lo neural. En el último número de Current Biology, la autora Nathalie Jurisch-Yaksi revisa una notable confluencia de ideas que establecen un papel indiscutible para la membrana de Reissner en la construcción de una columna vertebral recta y fuerte.
En los seres humanos, la curvatura de la columna se presenta con mayor frecuencia como escoliosis idiopática de inicio tardío. Curiosamente, esta condición se afirma más notablemente al comienzo de la pubertad. A menudo es el resultado de una miríada de condiciones subyacentes, pero la base genética exacta de estas condiciones no se comprende completamente. Por lo general, una curvatura pronunciada de lado a lado también se acompaña de una curvatura de adelante hacia atrás y, a menudo, un componente rotacional significativo.
Jurisch-Yaksi es experta en las delicadas células ciliadas que recubren las superficies interiores del cerebro. Si bien existen supuestos marcadores de cilios móviles, como FoxJ1, en realidad, parece haber varias excepciones importantes a la regla. Los estudios realizados hace mucho tiempo han sugerido que las terminales dendríticas de las células del canal central que están en contacto con el líquido cefalorraquídeo tienen muchos estereocilios y poseen un cinocilio de 9 x 2 + 2 que está en contacto con la membrana de Reissner. Además de un supuesto papel en la organización del eje derecho-izquierdo del cuerpo, durante mucho tiempo se ha pensado que las disposiciones ordenadas de cilios móviles e intactos son esenciales para compactar y organizar una fibra de Reissner adecuada.
Notablemente, este tipo de membrana de glicoproteína y estereocilios de soporte es exactamente la estructura del hardware del oído interno que detecta sonidos hasta el umbral más bajo de ruido térmico. Desafortunadamente, la idea de la membrana de Reissner como una especie de órgano supersensorial hasta ahora ha recibido poca credibilidad experimental. Curiosamente, el descubridor de la fibra de Reissner, Ernst Reissner, también describió por primera vez la membrana canónica de Reissner en el órgano de Corti.
Si bien esta membrana en particular está compuesta por dos capas de epitelio celular aplanado separadas por una fina lámina basal , la membrana tectoria cercana suspendida por los cilios de las células ciliadas que transducen el sonido al cerebro recuerda más a una membrana de Reissner en miniatura. Esta membrana tectoria no está compuesta de SCO-espondina, sino de aproximadamente un 50 % de colágeno, siendo el resto una composición de las tres glicoproteínas específicas del oído interno, -tectorina, -tectorina y otogelina.
Dos de los artículos destacados en la revisión de Jurisch-Yaksi también se publicaron recientemente en Current Biology. El primero, de Troutwine et.al., mostró que el pez cebra con una membrana de Reissner comprometida invariablemente desarrolla escoliosis en toda regla. En particular, descubrieron dos alelos sin sentido recesivos del gen SCO-spondin que interrumpen los residuos de cisteína conservados evolutivamente en regiones independientes de la proteína. Además, pudieron visualizar el flujo continuo rostral a caudado de la fibra usando una proteína de fusión SCO-spondin-GFP.
En el segundo artículo, Rose et. Alabama. demuestran que los mutantes de SCO-spondin de pez cebra desarrollan curvaturas espinales idiopáticas de inicio tardío en ausencia de los defectos habituales de motilidad de los cilios que típicamente han caracterizado la condición. Lo que es particularmente interesante en este artículo es que los autores vincularon la curvatura espinal con procesos neuroinmunes y otros procesos inflamatorios específicos. Una cosa que se ha demostrado en otros lugares es que la reabsorción de la cola durante la metamorfosis de los anfibios está controlada tanto por el sistema inmunológico como por la muerte celular programada provocada por la hormona tiroidea.
En una publicación reciente de esta semana, discutimos la revisión de Detlev Arendt de las uniones de adherencia multicelulares como un preludio al origen de la sinapsis. Una cosa que Detlev había establecido previamente es el papel de la suela mucociliar en la transición de la fagocitosis interna unicelular a una alimentación externa de estilo multicelular. Curiosamente, señala que la propagación por los cilios móviles de esta estructura locomotora mucoide que captura alimentos y se arrastra también explica claramente el origen de la fibra de Reissner. Para llevar esta idea un poco más lejos, es útil ampliar el papel de las
proteínas yodadas que se incorporan a las mucoproteínas de alimentación en el endoestilo de organismos como el anfioxo, que representan puntos críticos evolutivos existentes en la historia de la vida.
Susan Crockford, una célebre voz en todo lo relacionado con el cambio climático, se ha hecho famosa por desacreditar el engaño del oso polar demacrado y colgado del acantilado perpetrado en la televisión internacional por gente como David Attenborough. Además de ser la principal autoridad en la salud de las poblaciones de osos polares, también ha descubierto una función hasta ahora desconocida del yodo en el origen de la vida multicelular. Crockford señala que los vertebrados vivos primitivos, como la mandíbula y la lamprea, retienen un endostilo (el precursor evolutivo de la glándula tiroides) durante su etapa de larva de agua dulce que produce tirosinas yodadas que se utilizan para iniciar la metamorfosis en la forma marina adulta. A partir de entonces, el endostilo pasa a ser una glándula tiroides más moderna, completa con folículos prototípicos.
La hormona tiroidea ahora se usa para efectuar todo tipo de cambios en muchos organismos. Por ejemplo, los peces planos (como la platija) emplean sus servicios de transformación corporal para trasladar físicamente un globo ocular sobre sus cabezas al lado opuesto mientras rotan su estilo de natación de vertical a horizontal. Si bien este tipo de ajustes de actitud se desarrollaron más recientemente, ahora se cree que un tipo mucho más profundo de rotación de todo el cuerpo subyace en la transición a formas de vida superiores. Si bien aún es necesario desarrollar algunos detalles, Marc de Lussanet ha establecido los conceptos básicos de esta teoría del giro axial.
En pocas palabras, la teoría tiene como objetivo rectificar un problema existencial evidente en nuestro presente. comprensión de la evolución, a saber, el hecho de que el sistema nervioso de los invertebrados se encuentra en el lado dorsal, mientras que en los protostomas, se encuentra en la parte ventral. De acuerdo con la ahora obsoleta hipótesis de la inversión dorsoventral, un día, un deuteróstomo ancestral simplemente se dio la vuelta. Un refinamiento de esta idea fue la hipótesis del giro somático, que ofrecía que sólo la parte somática, es decir, todo lo que se encuentra detrás de los ojos, la boca y las fosas nasales, incluido el cerebro anterior, giraba boca arriba. Desafortunadamente, estas ideas no pudieron explicar los muchos desafíos desconcertantes que las principales comisuras, decusaciones y quiasmas de los sistemas nerviosos modernos presentan para el teórico.
En la teoría del giro axial, el embrión en desarrollo primero hace un giro temprano significativo a su izquierda. En otras palabras, el lado izquierdo se gira esencialmente hacia la yema y el derecho se gira hacia el otro lado. Más tarde, durante el desarrollo, la parte anterior de la cabeza y el cerebro anterior comienzan a girar más hacia la izquierda, mientras que el cuerpo se invierte y realiza un giro compensatorio hacia la derecha. Estos movimientos explican muchas observaciones de muchos tipos de embriones, incluida la dirección del torbellino en la racha primitiva temprana en las aves, el giro relativo del corazón y el soma, y el crecimiento asimétrico de los ojos y la región posterior de la cabeza en el pez cebra.
Para animales como teleósteos o camaleones que carecen de un quiasma óptico fusionado, el hecho de que el tracto del ojo izquierdo pase por encima del tracto del ojo derecho en el quiasma se convierte en una obviedad para la teoría del giro axial; es un claro giro a la izquierda. Hace poco le pregunté a Marc de Lussanet sobre cualquier otro ejemplo posible, y rápidamente respondió con numerosas anécdotas de asimetría en el desarrollo torcido de mejillones, lancetas y tunicados, por nombrar solo algunos, que simplemente asombraron. La teoría también explica claramente la organización contralateral de nuestros cerebros anteriores. Además, el fenómeno bien documentado en el que el lóbulo frontal derecho de los humanos generalmente sobresale por delante del izquierdo (conocido como torque de Yakovlevian) puede representar simplemente un giro incompleto del cerebro en el embrión. A la luz de algunas de estas observaciones más amplias, la tendencia hacia la escoliosis podría verse como parte de un continuo más amplio de variación que está ocurriendo tras bambalinas.
Le había preguntado a Nathalie Jurisch-Yaksi, y también a Ryan Scott Gray del artículo de Troutwine et al, sobre el estado de la fibra de Reissner en humanos adultos. Parece que las muestras apropiadas de tejido de la médula espinal son difíciles de conseguir. Incluso todavía hay dudas sobre si existe un canal central patentado real. Un sistema ventricular sano es fundamental para mantener una presión y una distribución adecuadas del LCR. Le pregunté a Jurisch-Yaksi qué podría hacer un implante sensor introducido en el tercer ventrículo a través del agujero de Magendie con los frágiles cilios o fibras suspendidas en la caverna. Obviamente, esto es algo que sería difícil de predecir, pero ella me dirigió a su útil revisión sobre los cilios.
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El pelo más importante de la cabeza está en el interior Más información: Christa Ringers et al. Desarrollo: cómo la fibra de Reissner mantiene la espalda recta, biología actual (2020). DOI: 10.1016/j.cub.2020.04.073 Información de la revista: Current Biology
2020 Science X Network
Cita: Hubo un hombre torcido: la escoliosis y la historia profunda del santuario interno del cerebro (2 de julio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-crooked-scoliosis-deep-history-brain.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.