Descubriendo el mecanismo de la búsqueda de rutas vasculares cerebrales durante el desarrollo
Imágenes confocales proyectadas en los ejes Z y X de la vasculatura cerebral de una larva de pez cebra. Crédito: CEBSIT
La vasculatura sanguínea del cerebro es una red de vasos muy ramificada, compleja pero bien organizada. Durante el desarrollo, la búsqueda de caminos de los vasos en crecimiento es fundamental para el patrón de la vasculatura cerebral. Sin embargo, su mecanismo subyacente sigue siendo esquivo.
Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Du Jiulin del Instituto de Neurociencia, Centro para la Excelencia en Ciencia del Cerebro y Tecnología de Inteligencia (CEBSIT), Academia de Ciencias de China, ha revelado que las actividades de Ca2+ mediadas por canales mecanosensibles Piezo1 regulan la búsqueda de caminos de vasos cerebrales en crecimiento en las larvas de pez cebra.
La formación de la vasculatura cerebral se inicia por la invasión de los vasos del plexo vascular perineural circundante alrededor del tubo neural ventral durante el desarrollo temprano, y luego la vasculatura cerebral se expande por la continua emergencia y crecimiento de los vasos recién nacidos a partir de los preexistentes, un proceso conocido como angiogénesis.
Las células de la punta endotelial (ETC, por sus siglas en inglés) ubicadas en la parte delantera de los vasos en crecimiento generalmente extienden unas pocas ramas primarias móviles y muchos filopodios finos dinámicos, navegan a través de microambientes tisulares y dirigir los brotes angiogénicos a sus objetivos apropiados. Este proceso de búsqueda de ETC es fundamental para el patrón adecuado de la vasculatura en el cerebro, así como en todos los demás órganos, pero su mecanismo subyacente sigue siendo en gran parte desconocido.
Para investigar el mecanismo celular y molecular que subyace a la ETC En primer lugar, el grupo del Dr. Du supervisó todo el proceso de búsqueda de ETC durante el desarrollo vascular del cerebro a través de imágenes simultáneas de lapso de tiempo a largo plazo in vivo tanto de la dinámica morfológica como de la actividad de Ca2+ de las ETC en larvas de pez cebra.
Descubrieron que antes de llegar a los vasos objetivo, las ETC con frecuencia extendían y retraían las ramas primarias subcelulares, lo que provocaba cambios continuos en la dirección de la migración de las ETC y el crecimiento de los vasos.
Mecanismo de selección de orientación de las células de la punta endotelial. Crédito: CEBSIT
Curiosamente, las ramas de los ETC exhibieron transitorios de Ca2+ locales espontáneos a diferentes frecuencias durante la búsqueda de rutas, con transitorios de Ca2+ locales de alta y baja frecuencia asociados con la retracción y extensión de la rama, respectivamente.
Entonces el Los investigadores examinaron la relación causal entre los transitorios de Ca2+ locales y la determinación del destino de las ramas de ETC a través de la manipulación local de la concentración de Ca2+ en las ramas de ETC, y encontraron que los transitorios de Ca2+ de alta y baja frecuencia eran necesarios y suficientes para la retracción y extensión de las ramas de ETC, respectivamente. .
Además, investigaron el origen de las actividades locales de Ca2+ de las ETC y descubrieron que los canales catiónicos Piezo1 mecanosensibles se expresaban preferentemente en las ramas de la ETC y se activaban por la fuerza mecánica asociada a la rigidez del tejido. «Mediaron las actividades locales de Ca2+ de las ramas de ETC, regulando así la retracción y extensión de las ramas de ETC», dijo el Dr. Du.
La mutación de Piezo1 disminuyó en gran medida los transitorios locales de Ca2+ de las ramas de ETC, perjudicó la búsqueda de caminos de ETC, y, por lo tanto, interrumpió el patrón de la vasculatura cerebral.
Finalmente, los investigadores demostraron que la proteasa calpaína y la óxido nítrico sintasa mediaron los efectos de las actividades de Ca2+ mediadas por Piezo1 en la retracción o extensión de la rama ETC, respectivamente.
Este estudio revela que Piezo1 y la señalización descendente de Ca2+ actúan como bases moleculares para la búsqueda de ETC y destaca una función novedosa de Piezo1 y Ca2+ en el desarrollo vascular.
El estudio se publicó en Neuron el 21 de agosto.
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Gut Piezo1 regula la homeostasis intestinal y ósea a través de la detección de ARN Información del diario: Neuron
Proporcionado por la Academia de Ciencias de China Cita: Descubriendo el mecanismo del pa vascular cerebral thfinding durante el desarrollo (2020, 21 de agosto) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-08-mechanism-brain-vascular-pathfinding.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.