Regionalización del telencéfalo de pollo en base a la expresión de genes durante el desarrollo

Resumo

Para comprender mejor la organización, desarrollo y evolución del telencéfalo, en esta Tesis se ha estudiado el desarrollo del telencéfalo de pollo en comparación con el del ratón usando una batería de marcadores genéticos. Los genes analizados incluyen marcadores regionales y marcadores de subpoblaciones neuronales, y su expresión se ha estudiado mediante la técnica de hibridación in situ. Se ha prestado especial atención a intentar identificar las distintas partes y orígenes de la amígdala de aves, en comparación con la de ratón. El estudio se ha abordado por partes, en los tres capítulos siguientes. El objetivo del primer capítulo ha sido conocer mejor la formación y organización del telencéfalo basal (subpalio) en el pollo y el origen de sus diferentes grupos celulares. Para ello, hemos estudiado los patrones de expresión combinatorios de nueve genes reguladores del desarrollo y seis marcadores de diferentes subpoblaciones neuronales en el subpalio telencefálico del pollo durante el desarrollo, desde estadios embrionarios tempranos hasta la eclosión. Los genes analizados incluyen los factores de trascripción Islet 1, cLhx6, Lhx7/8, Nkx2.1 y Pax6; la proteína señalizadora Sonic hedgehog; los genes LIM-only Lmo3 y Lmo4; la molécula de adhesión celular cadherina-8; marcadores de neuronas GABAérgicas, colinérgicas o glutamatérgicas; y marcadores de subpoblaciones neuronales que contienen substancia P, encefalina o neuropeptido Y. Los patrones de expresión combinatorios de estos genes indican que el subpalio se parecela en ocho compartimentos moleculares diferentes durante el desarrollo (tres subdivisiones estriatales, tres palidales y dos preópticas), y sugieren que cada compartimento produce grupos celulares específicos. Nuestros datos son particularmente importantes para entender la amígdala extendida de aves y sugieren la existencia de subdivisiones central y medial de la amígdala extendida en el subpalio, así como de un corredor celular palial amígdalo-hipocampal. Estas subdivisiones de la amígdala extendida de pollo son comparables a subdivisiones homónimas de mamíferos en base a su similar origen embrionario, características moleculares y algunos patrones de conectividad. Nuestros datos también indican que las partes dorsal y ventral de los ganglios básales de pollo se originan en diferentes compartimentos estriatales y palidales, y sugieren una migración masiva de neuronas desde el compartimento palidal hacia el estriado medial, que podría explicar la existencia de células de tipo palidal dentro del estriado medial de aves. En el segundo capítulo hemos estudiado el desarrollo del palio lateroventral del pollo, en comparación con el del ratón, con el objetivo de intentar identificar la amígdala palial ventral de aves. Para ello, hemos comparado los patrones de expresión combinatorios de varios genes reguladores que contienen el dominio LIM en el palio lateroventral de ratón y pollo. Los resultados indican que Lmo3, Lmo4, Lhx2 y Lhx9 muestran patrones de expresión comparables en el telencéfalo de ratón y pollo, que permiten localizar distintas poblaciones celulares dentro del palio ventrolateral, y mas específicamente, identificar la amígdala palial ventral y la corteza entorrinal. Lmo3 se expresa en la mayoría del palio ventrolateral de ambas especies, incluyendo: en pollo, la corteza piriforme y la cresta ventricular dorsal (mesopalio, nidopalio y arcopalio); en ratón, la corteza piriforme, la mayoría del complejo claustral y la amígdala palial. La expresión de Lhx9 es especifica del palio ventral, donde queda restringida a sus polos rostral (bulbo olfatorio) y caudal (amigdalino y entorrinal). En el polo caudal, la expresión de Lhx9 se solapa con la de su paralogo Lhx2. De acuerdo con estos patrones de expresión, la amígdala palial ventral de pollo parece incluir el palio dorsolateral caudal, el nidopalio caudal, y todo el arcopalio, y cada uno de ellos se relaciona con un sector ventricular distinto. Finalmente, los patrones de expresión combinatorios de Lmo3, Lhx9 y Lmo4 permiten distinguir cuatro subdivisiones en área superficial olfatoreceptora del palio ventral de pollo, la cuales parecen comparables a las cortezas piriforme, amigdalina, amigdalopiriforme y entorrinal de mamíferos. Estos resultados son discutidos en el contexto de la existencia de dos visiones opuestas sobre la homología de la cresta ventricular dorsal de sauropsidos y en terminos de la evolución de los derivados paliales. En el tercer capítulo hemos querido estudiar otras estructuras telencefálicas y extratelencefálicas relacionadas con la amígdala desde un punto de vista funcional y/o anatómico. Par ello, hemos comparado la expresión de los genes paralogos LIM-homeodomain Lhx1 y Lhx5 en el prosencefalo rostral de ratón y pollo. Ambos genes se expresan en el palio medial, septum, amígdala extendida medial e hipotálamo. La expresión en el septum, amígdala extendida e hipotálamo es similar en ratón y pollo, pero hay diferencias importantes en la expresión palial. Durante el desarrollo temprano, Lhx5 se expresa específicamente en la mayoría de las fuentes de las células Cajal-Retzius en ratón (cortical hem, área retrobulbar, septum dorsal y eminencia talámica o pretalámica). Mas tarde, tanto Lhx5 como Lhx1 se expresan en las células Cajal-Retzius de la zona marginal de todo el palio. Por el contrario, en embriones de pollo cLhx5 solo se expresa en el septum dorsal, eminencia talámica, y un diminuto cortical hem, pero nunca en el área retrobulbar, ni en la zona marginal del palio. Esto sugiere una importante diferencia en la producción, abundancia y/o características moleculares de las células Cajal-Retzius entre ratón y pollo, lo cual podría estar relacionado (al menos en parte) con las divergencias observadas en la evolución palial/cortical en distintos grupos de vertebrados. En el septum, la expresión tanto de Lhx5 como de Lhx1 parece específicamente relacionada con el septum palial y sus derivados en ratón y pollo, y podría producir las neuronas glutamatérgicas observadas en la banda diagonal/septum medial. En el área preóptica y el hipotálamo alar, Lhx1 y Lhx5 se expresan principalmente en dominios alternos en ratón y pollo. Notablemente, el dominio supraopto-paraventricular del hipotálamo alar (en ratón) y la eminencia talámica (en ratón y pollo) parecen producir una subpoblación de células de la amígdala extendida medial que expresan Lhx5. En definitiva, se han identificado las subdivisiones comparables del telencéfalo de pollo y ratón, y se ha localizado la amígdala, que presenta grupos de neuronas de origen palial, subpalial o extratelencefálico.