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Abstract

En humanos un daño a la médula espinal se considera irreversible, sin embargo, existen animales con alta capacidad regenerativa tales como el pez cebra, el ajolote y la rana Xenopus laevis los cuales son capaces de regenerar la médula espinal después de un daño, recuperando las conexiones y movilidad perdida producto de la lesión. Para el estudio de la regeneración de la médula espinal, Xenopus laevis presenta ventajas que lo hacen un modelo único de estudio. En etapas pre-metamórficas es un animal con la capacidad de regenerar la médula, mientras que durante y después de la metamorfosis, este animal pierde esas capacidades, por lo que se transforma en un animal no regenerativo.

Estudios de nuestro laboratorio utilizando a Xenopus laevissugieren que, para que ocurra regeneración de la médula espinal en estadios regenerativos, es necesario la activación deprogenitores neurales identificados como células Sox2+. Al analizar los niveles de expresión de Sox2, se ha visto que estos disminuyen a medida que la rana avanza el desarrollo (metamorfosis). Por lo tanto, se determinó que la disminución de Sox2, podría ser una causa del porqué la rana pierde las capacidades regenerativas en estadios pre-metamórficos.

La pregunta que surge en cuestión es ¿existe algún factor que pueda regular a los progenitores neurales Sox2+ y promover la neurogénesis para la regeneración de la médula espinal? Cimadamore en el 2013 demostró que la sobre expresión exógena de la proteína de unión a RNA Lin28 era suficiente para rescatar a los progenitores neuronales de un defecto proliferativo en los estadios más tempranos de la neurogénesis, asociados a la pérdida de Sox2. En el mismo año, el grupo de Shyh-Chang demostró que se mejoraba la regeneración acelerando el recrecimiento de cartílagos, huesos y tejido mesenquimal después de la amputación de los dígitos distales o la perforación de las orejas en los animales. Por último, una expresión constitutiva de Lin28 en células P19, causó un bloqueo completo de glicogénesis acompañado de un incremento en la neurogénesis. Estos antecedentes nos hacen pensar Lin28 podría ser un factor preponderante para inducir la regeneración en la médula espinal mediante la regulaciónde los progenitores neurales Sox2+.

En base a esto, nosotros presentamos la siguiente hipótesis: La sobre expresión de Lin28 produce un aumento de proliferación celular y de la neurogénesis en la médula espinal de Xenopus laevis.

Nuestros resultados muestran que hay un aumento significativo de la proliferación de progenitores Sox2 en la médula espinal de la rana producto del daño y que a través de los métodos clásicos de estudio de la neurogénesis con la utilización de un marcador de neurona madura NeuN, se observó que existe neurogénesis en respuesta al daño en estadios regenerativos de Xenopus laevis, por lo tanto, la neurogénesis podría ser un posible mecanismo por el cual la rana puede regenerar la médula espinal después de una daño.

Además, los ensayos de sobre expresión de Lin28a en estadios regenerativos demostraron que esta proteína de unión a RNA, regularía la proliferación celular aumentando la actividad de las células progenitoras e induciría la diferenciación celular hacia un fenotipo neuronal generando un aumento en la neurogénesis en la médula espinal en ausencia de daño. Por lo tanto, nosotros creemos Lin28a sería un buen candidato de estudio para la regeneración de la médula espinal de Xenopus laevis a través del aumento de la neurogénesis.

Alternate abstract:

In humans, damage to the spinal cord is considered irreversible; however, there are animals with high regenerative capacity, such as the zebrafish, the axolotl, and the frog Xenopus laevis, which are capable of regenerating the spinal cord after damage, recovering the connections and mobility lost as a result of the injury. For the study of spinal cord regeneration, Xenopus laevis has advantages that make it a unique study model. In the pre-metamorphic stages, it is an animal able to regenerate the marrow. In conrast, this animal loses these abilities during and after metamorphosis, becoming a non-regenerative animal.

Studies from our laboratory using Xenopus laevis suggest that, for spinal cord regeneration to occur in regenerative stages, the activation of neural progenitors identified as Sox2+ cells are necessary. When analyzing the expression levels of Sox2, it has been seen that they decrease as the frog advances in development (metamorphosis). Therefore, it was determined that the decrease in Sox2 could cause why the frog loses regenerative capacities in pre-metamorphic stages.

The question that arises in question is there any factor that can regulate Sox2+ neural progenitors and promote neurogenesis for spinal cord regeneration? Cimadamore 2013 demonstrated that the exogenous overexpression of the RNA-binding protein Lin28 was sufficient to rescue neuronal progenitors from a proliferative defect in the earliest stages of neurogenesis associated with the loss of Sox2. In the same year, Shyh-Chang's group demonstrated that regeneration was enhanced by accelerating the regrowth of cartilage, bone, and mesenchymal tissue after distal digit amputation or ear piercing in animals. Finally, a constitutive expression of Lin28 in P19 cells caused a complete blockade of glycogenesis accompanied by an increase in neurogenesis. These antecedents make us think that Lin28 could be an essential factor inducing regeneration in the spinal cord through the regulation of Sox2+ neural progenitors.

Based on this, we present the following hypothesis: The overexpression of Lin28 produces an increase in cell proliferation and neurogenesis in the spinal cord of Xenopus laevis.

Our results show that there is a significant increase in the proliferation of Sox2 progenitors in the spinal cord of the frog as a result of damage and that through the classic methods of studying neurogenesis with the use of a NeuN mature neuron marker, it was observed that there is neurogenesis in response to damage in regenerative stages of Xenopus laevis, therefore, neurogenesis could be a possible mechanism by which the frog can regenerate the spinal cord after injury.

In addition, Lin28a overexpression assays in regenerative stages showed that this RNAbinding protein would regulate cell proliferation by increasing progenitor cells’ activity and inducing cell differentiation towards a neuronal phenotype, generating an increase in neurogenesis in the bone marrow. Spinal cord in the absence of damage. Therefore, we believe Lin28a would be an excellent candidate to study Xenopus laevis spinal cord regeneration through increased neurogenesis.

Details

Title
Aumento de Proliferación y Neurogénesis en la Médula Espinal de Xenopus Laevis en Respuesta a la Sobre Expresión de Lin28
Author
Rojas, Mauricio Alejandro Herrera
Publication year
2022
Publisher
ProQuest Dissertations & Theses
ISBN
9798358422827
Source type
Dissertation or Thesis
Language of publication
Spanish
ProQuest document ID
2748383508
Copyright
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