Memoria para optar el título de Bioquímico / La presencia de asimetrías neuroanatómicas y funcionales en el cerebro de
vertebrados es un rasgo ampliamente conservado que juega un papel importante en el
comportamiento animal. El desarrollo diferencial de las mitades izquierda y derecha del
cerebro se observa desde estados tempranos de la embriogénesis, lo que sugiere una
regulación genética. Se ha descrito que la vía de señalización comandada por el factor de
crecimiento TGFβ Nodal está involucrada en el establecimiento de asimetría de órganos
internos en vertebrados. En pez cebra y medaka, los genes efectores de la vía Nodal, como
el factor de transcripción pitx2c, se expresan en forma asimétrica a la izquierda del cerebro,
precediendo el desarrollo de asimetrías neuroanatómicas. En pez cebra estas asimetrías
incluyen al núcleo habenular y al complejo pineal. Al respecto, se sabe que el núcleo
habenular izquierdo es más grande que el núcleo habenular derecho y que el órgano
parapineal se localiza en la izquierda del diencéfalo. Estudios preliminares indican que el
pez teleósteo medaka presenta un desarrollo de asimetrías neuroanatómicas similares a
aquellas del pez cebra. De esta forma pez cebra y medaka son herramientas genéticas que
nos permitirán comenzar a descifrar los mecanismos del desarrollo que participan en el
establecimiento de las asimetrías neuroanatómicas en vertebrados.
El objetivo de esta tesis fue determinar si las asimetrías neuroanatómicas de pez
cebra y medaka se correlacionan con diferencias en la tasa de proliferación celular entre las
habénulas izquierda y derecha, y si estas diferencias podrían estar controladas por el factor
de transcripción pitx2c. Para el primer objetivo se realizaron experimentos de
inmunoflurorescencia indirecta contra histona H3 fosforilada. Para el segundo objetivo, se
midió la expresión de pitx2c mediante hibridaciones in situ sucesivas. Al respecto, en
medaka, el ensayo contra histona H3 fosforilada muestra que existe una diferencia
estadísticamente significativa en el número de células en proliferación entre ambas
habénulas, a modo que el núcleo izquierdo presenta mayor número de éstas. Los resultados
obtenidos sugieren la existencia de una asimetría izquierda/derecha en la tasa de
proliferación celular, que es mayor para la mitad izquierda de la habénula.
En pez cebra no fue posible realizar este ensayo, debido a que no se logró encontrar
un marcador habenular que delimitara esta región en el embrión completo. En esta búsqueda se logró identificar un gen denominado cxcr4b, como un marcador de la zona
más anterior de la habénula, donde su expresión muestra una clara tendencia a la asimetría.
Por otro lado, se observó que tanto en pez cebra y en medaka, pitx2c se expresa
unilateralmente en el epitálamo, específicamente en el lado izquierdo, desde estadios muy
tempranos del desarrollo hasta estadios tardíos. La expresión más tardía no había sido
descrita y está a favor de un posible papel de pitx2c en la morfogénesis asimétrica cerebral.
Finalmente, se pudo establecer una correlación espacial y temporal entre la
expresión de pitx2c y las asimetrías en la proliferación celular en la habénula de medaka, ya
que los precursores habenulares izquierdos expresan pitx2c en el momento donde se
observan las asimetrías en proliferación celular. Estos hallazgos deben ser en el futuro
corroborados con experimentos de ganancia y pérdida de función de pitx2c / Neuroanatomical and functional asymmetries of the brain are conserved among
vertebrates and play important roles in animal behaviour. Differences between the right
and left sides of the brain have been described at early developmental stages, suggesting a
genetic regulation of asymmetry. The Nodal pathway is one of many signalling pathways
involved in the establishment of organ asymmetry in vertebrates. In zebrafish and medaka,
effectors of the Nodal signaling pathway, such as the transcription factor pitx2c, are
asymmetrically expressed in the left side of the brain, preceding the development of
neuroanatomical asymmetries. Genetic studies in zebrafish have reported asymmetries
within the epitalamic habenular nuclei and pineal complex. It is known that the left
habenular nucleus is larger than the right nucleus, and that the parapineal organ is located
on the left side of the diencephalon. Preliminary data indicate that medaka, a teleost similar
to zebrafish, shows a similar pattern of neuroanatomical asymmetries in the brain.
Therefore, zebrafish and medaka have emerged as genetic tools that will facilitate our
understanding of the developmental basis of brain asymmetry.
The aim of this thesis was to investigate whether the development of
neuroanatomical asymmetries is associated with a differential rate of cell proliferation
between the left and right habenular nuclei in zebrafish and medaka. In this thesis we also
investigated whether differences in cell proliferation correlate with asymmetric expression
of the transcription factor pitx2c.
The first aim was approached using indirect immunofluorescence against
phosphorylated histone H3. For the second aim, the pattern of expression of pitx2 was
determined through in situ hibridization. The antibody essay against phosphorylated histone
H3 in medaka revealed a difference in the number of proliferating cells within the
habenulae, the left nucleus showing a larger amount of proliferating cells. These results
suggest an asymmetric pattern of cell proliferation, in favor of the left habenular nucleus.
It was not possible to perform the same assay in zebrafish due to the lack of an
habenular marker that would allow us to circumscribe this region in the whole embryo. In this research, we were able to identify cxcr4b as a marker of the anterior habenular region,
where its expression was clearly asymmetric.
pitx2c was expressed unilaterally in the left epitalamic region of zebrafish and
medaka, from early to late developmental stages. The late expression of pitx2c, which was
not described before, supports a possible role of pitx2c during asymmetric morphogenesis
of the brain.
Finally, a spatial and temporal correlation was established between pitx2c
expression and asymmetries in cellular proliferation in the habenulae of medaka. Precursors
of the left habenular nucleus express pitx2c at the same time when asymmetries in cell
proliferation are observed. These findings must be investigated further using pitx2c gain
and loss of function experiments
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/105447 |
| Date | January 2005 |
| Creators | Tello Vega, Judith Arane |
| Contributors | Seelenfreund Hirsch, Daniela, Concha Nordemann, Miguel, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas, Departamento de Bioquímica y Biología Molecular |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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