Las fuerzas mecánicas controlan el destino celular en la formación del cerebro

En los vertebrados, el sistema nervioso central se forma a partir de una estructura embrionaria dividida en tres vesículas cerebrales y la médula espinal. La vesícula cerebral más posterior dará lugar a derivados adultos importantes como el cerebelo y es de donde derivan los nervios craneales que inervan la cara. Durante el desarrollo embrionario, el cerebro posterior se subdivide en siete segmentos, denominados rombómeros donde se generan progenitores neuronales que darán lugar tanto a neuronas motoras como sensoriales.

Durante la segmentación del cerebro posterior, una población específica de células se encuentra en la frontera entre rombómeros. Estas células de la frontera actúan como barrera para que las poblaciones celulares vecinas no se mezclen, envían instrucciones a las células progenitoras del rombómero adyacente y actúan como fuente de progenitores y neuronas. A pesar de que se ha visto que las señales mecánicas están cada vez más implicadas en dirigir el comportamiento celular, hasta ahora no se había demostrado cómo esto pasaba in vivo.

Ahora, el grupo liderado por Cristina Pujades en el Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (DCEXS) de la Universidad Pompeu Fabra ha investigado cómo estas células de la frontera son capaces de “sentir” los estímulos mecánicos y traducirlos en comportamientos biológicos específicos durante la segmentación del cerebro posterior del pez cebra.

“Utilizando embriones de pez cebra transgénicos que expresan marcadores fluorescentes bajo el control de señales mecánicas, mostramos que las células de la frontera actúan de hecho como mecanosensores, a través de la actividad de las proteínas Yap /Taz-TEAD”, detalla Adrià Voltes, primer firmante del artículo. Esta actividad se pierde cuando los autores manipulan el citoesqueleto de actomiosina tanto en embriones enteros como en poblaciones clonales, lo cual indica que la vía responde a señales mecánicas de manera autónoma.

Por otro lado, la disminución de la actividad de estas proteínas, ya sea de forma condicionada o a partir de la mutación de sus efectores yaz y taz, disminuye el número de células de la frontera que proliferan, sin afectar su diferenciación en neuronas. “Por lo tanto, la actividad de Yap/Taz-TEAD es esencial para mantener las células de la frontera como progenitores proliferativos y por tanto como un nicho de células madre”, explica Pujades.

En conjunto, estos datos muestran que las células de la frontera del cerebro posterior detectan fuerzas mecánicas a través de Yap/Taz-TEAD para regular la proliferación de progenitores durante la segmentación. “Partiendo de nuestros resultados, proponemos que las fuerzas mecánicas generadas durante el proceso de desarrollo embrionario regulan el mantenimiento de los progenitores y, por lo tanto, controlan el equilibrio entre la proliferación y la diferenciación de las neuronas”, concluye Cristina Pujades.

En el estudio también han participado investigadores de la Universidad Goethe y del Instituto Max Planck de Biología Celular, Molecular y Genética, ambos en Alemania.