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En el embrión de vertebrado , un rombómero es un segmento dividido transitoriamente del tubo neural en desarrollo, dentro de la región del rombencéfalo (un neurómero ) en el área que eventualmente se convertirá en el rombencéfalo . Los rombómeros aparecen como una serie de tumefacciones ligeramente constreñidas en el tubo neural, caudal al ángulo cefálico . En el desarrollo embrionario humano , los rombómeros están presentes el día 29.

Función

En las primeras etapas de desarrollo del tubo neural, se produce la segmentación del neuroepitelio . Esta segmentación se convierte en una serie de neurómeros. Cada segmento se llama rombómero. Cada rombómero desarrolla su propio conjunto de ganglios y nervios. Más adelante en el desarrollo, los rombómeros forman el rombocéfalo, que forma el rombencéfalo en los vertebrados. Cada rombómero expresa su propio conjunto único de genes, que se ha demostrado que influyen en los comportamientos rítmicos posnatales, como la respiración, la masticación y la marcha. En ratones, se demostró que el patrón del tubo neural en segmentos romboméricos puede regular la apariencia espacial y temporal del generador de patrón central.. Los rombómeros se consideran unidades de desarrollo autónomas, y ciertos aspectos del fenotipo del rombómero se determinan en el momento de la formación. Cada rombómero expresa una combinación única de factores de transcripción, por lo que cada dominio rombomérico tiene sus propias señales moleculares distintas que podrían, teóricamente, establecer patrones específicos de rombómero de diferenciación neuronal. Algunas de estas poblaciones neuronales se han identificado en algunas especies. Muchos de los núcleos maduros del rombencéfalo pueden ocupar una o varias regiones derivadas de rombómeros. Núcleos vestibularesse ha demostrado que abarcan todos los rombómeros, algunos de los cuales se correlacionan con los límites de los rombómeros. Usando marcaje retrógrado fosforilado, se ha demostrado que los grupos vestibuloespinales corresponden principalmente a rombómeros individuales en lugar de a varias regiones romboméricas. También se ha demostrado que los grupos vestíbulo-ocular pueden relacionarse con rombómeros únicos o múltiples, siempre que los rombómeros estén estrechamente relacionados. La conclusión extraída fue que la segmentación del rombencéfalo contribuye a la forma en que los axones se proyectan dentro del complejo vestibular. Finalmente, se ha demostrado que las neuronas vestibuloespinales se diferencian en tres rombómeros vecinos, específicamente r4, r5 y r6. Mientras que las neuronas del vestíbulo-ocular se diferencian en siete, las menos diferenciadas en f4. El método de esta diferenciación aún se desconoce,con muchos tipos de proteínas involucradas tanto en la migración, expresión de proteínas y para el crecimiento neuronal y la apoptosis. Los tipos de receptores también pueden variar su actividad para que sean específicos de la célula.

Los rombómeros determinan el patrón de la siguiente maduración del rombencéfalo en sus partes finales. Las partes finales se definen como protuberancia , cerebelo y médula .

Las células que forman los límites de las protuberancias del rombómero proliferan mucho más rápido que las del medio. [1] Es muy difícil para las células cruzar de un rombómero a otro, por lo que las células tienden a permanecer dentro de un rombómero. Cada rombómero eventualmente da lugar a uno o más tipos de neuronas vestibulares. Sin embargo, no depende necesariamente de la segmentación. Los nervios motores se forman según los patrones romboméricos, pero cada nervio puede provenir de un rombómero o de un par de rombómeros vecinos. Además, se cree que el correcto desarrollo de los diversos arcos faríngeos depende de interacciones con rombómeros específicos. Con estos mecanismos, las células de la cresta neural, por ejemplo, de cada rombómero dan lugar a diferentes ganglios o grupos de neuronas. Muchos de estos rombómeros se han cartografiado hasta cierto punto en especies distintas de la humana. Por ejemplo, se ha demostrado que r2 da lugar al ganglio trigémino, mientras que r4 da lugar al ganglio geniculado, así como a los ganglios espirales y de Scarpa. r5 y r6 dan lugar al nervio abducens, y la parte inferior de r6 y la parte superior de r7 dan lugar al ganglio petroso. Finalmente, el borde de r7 que no está en contacto con r6 da lugar a los ganglios yugulares / nudosos. Sin embargo, estas asignaciones no se pueden aplicar entre especies.

Los estudios han demostrado que el número de neuronas en el rombencéfalo aumenta a medida que evoluciona una especie. Por ejemplo, un ratón tiene más neuronas que una babosa, pero un chimpancé tiene más neuronas que un ratón. Se puede suponer que parte de esto proviene de tener que adaptarse a un aumento en el tamaño de la especie. Además, en algunas especies, los rombómeros están obviamente segmentados y permanecen así durante un período de tiempo prolongado. En otras especies, la segmentación finalmente desaparece. Por ejemplo, los rombómeros son detectables por microscopía óptica en la cepa de ratones Swiss / Webster hasta el día embrionario (E) 10,5, pero desaparecen en E11,5. Muchos rombómeros, si se comparan entre especies, no se forman en las mismas cosas. Por ejemplo, r2 y r3 se han asignado a las motoneuronas del trigémino en muchas especies. Sin embargo, no todas las especies tienen esta correlación.

Cada rombómero tiene su propio conjunto de receptores y los mismos receptores pueden provocar diferentes acciones. Por ejemplo, un estudio mostró que hay proteínas llamadas Gli1, Gli2 y Gli3 que afectan el desarrollo del rombencéfalo ventral y también son necesarias para el desarrollo de neuronas motoras y el patrón neural correcto en el rombencéfalo. Sin embargo, no estaba claro qué importancia tienen y cuáles son sus funciones específicas. Al mutar las proteínas Gli2 y Gli3, que fueron especialmente estudiadas, se encontró que Gli2 y Gli3 contienen dominios de activación y represión, mientras que Gli1 solo tenía dominios de activación, que eran completamente transcripcionales. También se encontró que Gli2 era un activador más fuerte, mientras que Gli3 era un represor fuerte.Gli2 y Gli3 tenían funciones superpuestas que se referían al patrón de la médula espinal ventral que era importante para la organización y formación correctas de las motoneuronas. Esto se demostró cuando la mutación de la proteína Gli3 mostró solo una ligera disminución en la expresión de Olig2, mientras que cuando se mutó la proteína Gli2, no se detectó la expresión de Olig2. Olig2 normalmente se expresa en el área ventral del tubo neural. Las mutaciones en la proteína Gli2 causan un daño más severo en el patrón ventral del rombencéfalo que en la médula espinal. Esto muestra que Gli2 realiza diferentes funciones en el rombencéfalo que Gli3 no puede sustituir. Gli2 y Gli3 en un rombencéfalo en desarrollo también tienen funciones distintas en la transducción de señales Shh (erizo sónico).Esto se debe a la modulación diferencial de la expresión génica que es específica de cada rombómero. Finalmente, los estudios han demostrado que en el rombómero 4, el patrón ventral se ve menos afectado por la mutación de Gli2. Esto muestra que este rombómero en particular tiene diferentes requisitos para las proteínas Gli.

También se ha demostrado que el gen Hox desempeña un papel en la formación de los nervios motores craneales. Se ha demostrado que el destino de un rombómero se ve afectado por la expresión diferencial del gen Hox. Con mutaciones en el gen Hox, los nervios motores craneales se formaron en lugares diferentes a los normales o simplemente no se formaron del todo. Una posibilidad de esto era que el gen Hox estaba involucrado de alguna manera en la regionalización dentro del tubo neural, y que la expresión de este gen en particular se correlacionaba con la cantidad de migración que se producía. Sin embargo, no se pudo encontrar ninguna correlación. Muchos estudios mostraron pequeñas cantidades de correlación, pero hubo cantidades iguales que mostraron una falta total de correlación. La cantidad de correlación que se produjo no fue suficiente para sacar una conclusión concreta. Esto, sin embargo,podría haber sucedido porque los estudios solo han extraído puntos de datos de una ventana de tiempo limitada. Otra posibilidad de esta falta de correlación es que la mayoría de los estudios se basaron en la hibridación in situ, que solo mapea la ubicación de las transcripciones en lugar de las proteínas. Una tercera posibilidad es que los estudios se centraran en los rombómeros como puntos de referencia y, por lo tanto, correlacionaron los dominios de expresión con estos. Si bien los estudios no pudieron mostrar una relación entre las neuronas estrechamente relacionadas de los rombómeros y la expresión del gen Hox, el gen Hox sigue siendo un factor importante cuando se trata de la especificación del fenotipo neuronal. El gen Hox se expresó rostrocaudalmente en la misma secuencia que estaba físicamente dentro del cromosoma y su transcripción fue regulada por ácido retinoico. El gen Hox se ha identificado en todos los vertebrados,y el número de genes Hox expresados ​​aumenta a medida que las especies de vertebrados se alejan más de las especies de invertebrados. Ciertos grupos de neuronas se relacionan con la expresión del gen Hox. En el nivel r4, se sospecha que Hoxb1 confiere identidad celular al rombómero 4.

También se ha demostrado que los rombómeros pueden afectar la posición en la que crecen las neuronas reticuloespinales y branquiomotoras. Cada rombómero puede causar un patrón repetido de neuronas específicas de rombómero, incluidas las neuronas reticuloespinales, muchas de las cuales comparten propiedades como la ubicación mediolateral. Las neuronas reticuloespinales también ocupan diferentes áreas en rombómeros en diferentes especies. En un estudio se encontró que las neuronas reticulares en el cerebro posterior de la lamprea, que incluía células ístmicas, bulbares y de Mauthner , se desarrollaban en posiciones conservadas específicas de los rombómeros, similares a las del pez cebra. [2]En diferentes especies, sin embargo, las neuronas reticuloespinales ocupan diferentes áreas en los rombómeros. También se demostró que los núcleos motores del trigémino y facial no se correlacionan bien con los límites de los rombómeros en la lamprea.

Varios estudios han demostrado que el factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) se secreta desde el límite 1 del mesencéfalo-rombómero. Estas proteínas instruyen el comportamiento celular en el neuroectodermo circundante. Sin embargo, el mecanismo detrás de la integración de la señal y las acciones que siguen sigue sin estar claro. Los estudios han demostrado que los receptores de FGF, o FGFR, actúan de forma parcialmente redundante para apoyar la supervivencia celular en el ectodermo dorsal, promover la identidad del tejido r1 y regular la producción de poblaciones neuronales ventrales, incluidas las neuronas dopaminérgicas del mesencéfalo. En ratones, mientras que las mutaciones de fgfr2 y fgfr3 no interfirieron con el desarrollo del mesencéfalo y r1, la mutación de fgfr1 causó defectos en el mesencéfalo y r1.

Los estudios han demostrado que las primeras neuronas serotoninérgicas se iniciaron en los rombómeros anteriores. El grupo de neuronas más dorsal se originó en el rombómero 1, y se cree que el rafe posterior, que se forma a partir de los rombómeros, se deriva de los rombómeros posteriores en una etapa ligeramente posterior del desarrollo embrionario.

Los rombómeros también conducen a la creación de neuronas de proyección vestibular, que probablemente se producen relativamente temprano en las etapas de desarrollo del tronco encefálico.

En los rombómeros, los miembros de la familia de factores de transcripción T-box se han relacionado con el desarrollo adecuado de las células migratorias. [3]Mientras se desarrolla el rombencéfalo, se ha demostrado que los cuerpos de las células del trigémino migran dorsolateralmente dentro de los rombómeros 2 y 3, mientras que las células faciales se mueven dorsolateralmente hacia r5 cerca de la superficie pial. Las neuronas que forman el núcleo facial se producen en r4, pero se mueven a lo largo del eje anteroposterior del rombencéfalo hacia r6, después de lo cual se mueven dorsolateralmente. Las neuronas vestibuloacústicas también se producen en r4. Sin embargo, tienen un patrón de migración único, donde sus cuerpos celulares cruzan la línea media hacia el lado contralateral. A partir de esto, se puede concluir que se producen múltiples subclases de neuronas motoras en ubicaciones específicas en el rombencéfalo en desarrollo. Todos ellos están relacionados por la expresión de Tbx20. Las neuronas motoras producidas en el rombencéfalo han expresado selectivamente Tbx20. En mutaciones de Tbx20,el patrón de las regiones de los rombómeros y las neuronas motoras era normal cuando eran mutaciones condicionales y las neuronas eran posmitóticas. Los mutantes Tbx20 premitóticos mostraron muchas deficiencias en la migración celular, incluida la migración dorsolateral anormal de las células del trigémino, la migración tangencial detenida de las neuronas faciales y la falta de migración transmedia de las células vestibuloacústicas.[3] Sin embargo, las neuronas motoras del rombencéfalo que carecen de Tbx20 retuvieron la capacidad de extender las neuritas hacia la periferia. [3] La eliminación completa de Tbx20 no hace que las neuronas del trigémino y la cara se conviertan en neuronas hipoglosas. Se ha demostrado que las neuronas faciales migran tangencialmente de r4 a r6, mientras que las neuronas del trigémino que se producen en r2 migran dorsolateralmente no radialmente. Las células vestibuloacústicas migran a lo largo de la línea media en r4 contralateralmente en el rombencéfalo. Tbx20 parece tener actividad transcripcional dependiente del contexto. Esto significa que puede controlar diferentes programas de migración celular específicos para diferentes tipos de células. Debe poder regular estos patrones por diferentes medios.

Si bien se han realizado muchos estudios sobre rombómeros en los que los rombómeros se injertan entre especies, pueden producirse imprecisiones. Una posible fuente es el daño al rombómero durante el proceso de extracción, transporte o injerto. Otra posible fuente es la mezcla de células de diferentes especies después de que se hayan injertado los rombómeros, lo que podría conducir a la contaminación de una región rombomérica con otra, muy probablemente de los rombómeros vecinos.

Ver también

Referencias

  1. ^ Purves, Dale; Augustine, George J; Fitzpatrick, David; Katz, Lawrence C; LaMantia, Anthony-Samuel; McNamara, James O; Williams, S Mark, eds. (2001). "Rombómeros" . Neurociencia (2ª ed.). ISBN 978-0-87893-742-4.
  2. ^ Murakami Y, Pasqualetti M, Takio Y, Hirano S, Rijli FM, Kuratani S (marzo de 2004). "Desarrollo segmentario de neuronas reticuloespinales y branquiomotoras en lamprea: conocimientos sobre la evolución del rombencéfalo de vertebrados" . Desarrollo . 131 (5): 983–95. doi : 10.1242 / dev.00986 . PMID 14973269 . 
  3. ^ a b c Song MR, Shirasaki R, Cai CL, et al. (Diciembre de 2006). "El factor de transcripción T-Box Tbx20 regula un programa genético para la migración del cuerpo celular de la neurona motora craneal" . Desarrollo . 133 (24): 4945–55. doi : 10.1242 / dev.02694 . PMC 5851594 . PMID 17119020 .  

Lectura adicional

  • Glover JC (agosto de 2001). "Patrones correlacionados de diferenciación neuronal y expresión del gen Hox en el rombencéfalo: un análisis comparativo". Boletín de investigación del cerebro . 55 (6): 683–93. doi : 10.1016 / S0361-9230 (01) 00562-7 . PMID  11595353 .
  • Pasqualetti M, Díaz C, Renaud JS, Rijli FM, Glover JC (septiembre de 2007). "Mapeo del destino del cerebro posterior de los mamíferos: orígenes segmentarios de las neuronas de proyección vestibular evaluados utilizando elementos potenciadores de Hoxa2 específicos de rombómero en el embrión de ratón" . La Revista de Neurociencia . 27 (36): 9670–81. doi : 10.1523 / JNEUROSCI.2189-07.2007 . PMC  6672974 . PMID  17804628 .
  • Borday C, Coutinho A, Germon I, Champagnat J, Fortin G (octubre de 2006). "Las interacciones romboméricas pre / post-óticas controlan la aparición de un ritmo respiratorio similar al fetal en el embrión de ratón". Revista de neurobiología . 66 (12): 1285–301. doi : 10.1002 / neu.20271 . PMID  16967510 .
  • Díaz C, Glover JC, Puelles L, Bjaalie JG (febrero de 2003). "La relación entre la organización hodológica y citoarquitectónica en el complejo vestibular del embrión de pollo de 11 días". La Revista de Neurología Comparada . 457 (1): 87-105. doi : 10.1002 / cne.10528 . PMID  12541327 .
  • Díaz C, Puelles L, Marín F, Glover JC (octubre de 1998). "La relación entre los rombómeros y las poblaciones de neuronas vestibulares según lo evaluado en quimeras de codorniz-pollo" . Biología del desarrollo . 202 (1): 14-28. doi : 10.1006 / dbio.1998.8986 . PMID  9758700 .
  • Glover JC (enero de 2003). "El desarrollo de la circuitería vestibulo-ocular en el embrión de pollo". Revista de fisiología, París . 97 (1): 17-25. doi : 10.1016 / j.jphysparis.2003.10.003 . PMID  14706687 .
  • Saarimäki-Vire J, Peltopuro P, Lahti L, et al. (Agosto de 2007). "Los receptores del factor de crecimiento de fibroblastos cooperan para regular las propiedades del progenitor neural en el cerebro medio y el rombencéfalo en desarrollo" . La Revista de Neurociencia . 27 (32): 8581–92. doi : 10.1523 / JNEUROSCI.0192-07.2007 . PMC  6672929 . PMID  17687036 .
  • Lebel M, Mo R, Shimamura K, Hui CC (febrero de 2007). "Gli2 y Gli3 juegan papeles distintos en el patrón dorsoventral del rombencéfalo del ratón" . Biología del desarrollo . 302 (1): 345–55. doi : 10.1016 / j.ydbio.2006.08.005 . PMID  17026983 .
  • Lillesaar C, Tannhäuser B, Stigloher C, Kremmer E, Bally-Cuif L (abril de 2007). "El fenotipo serotoninérgico se adquiere mediante la convergencia de mecanismos genéticos dentro del sistema nervioso central del pez cebra" . Dinámica del desarrollo . 236 (4): 1072–84. doi : 10.1002 / dvdy.21095 . PMID  17304529 .
  • Partanen J (junio de 2007). "Vías de señalización de FGF en el desarrollo del mesencéfalo y rombencéfalo anterior" . Revista de neuroquímica . 101 (5): 1185–93. doi : 10.1111 / j.1471-4159.2007.04463.x . PMID  17326764 .