Normal neuronal migration / Migración neural normal

ABSTRACT

Ontogenesis of both central and peripheral nervous systems depends on basic, molecular and cellular mechanisms of the normal neuronal migration. Any deviation leads to neural malformations. All neural cells and structures derive from the neural ectoderm, which under the influence of the notochord and the molecules Noggin and Chordin, is transformed consecutively into neural plate, neural groove, neural tube and primary vesicles. Of the latter, the most rostral, the prosencephalon, two vesicles are bilaterally generated, the telencephalon and in the middle, the unpaired diencephalons. The telencepahlic vesicles generate the cerebral hemispheres and the lateral ventricles; the latter constitutes the main source of progenitor neuroepithelial cells (NEC) in the subventricular zone. The NEC massively migrates to constitute the cerebral cortex and other hemispheric structures in the telencephalon and diencephalon. The NEC expresses a broad repertory of markers BLBP, GLAST, vimentin, tenascin, S100-3 and, in primates GFAP; in a sequential order the NEC form the first cortical layer formed by the marginal zone and the subplate. The marginal zone harbors the Cajal-Retzius reelin positive neurons and reelin negative neurons. Reelin, besides signaling stop to migrating neurons, also participates in ordering the cortical layers; it is known that in mutant mice lacking reelin cortical layers are disrupted. Genetic studies indicate that ApoER2, Vldr (both reelin receptors) and Dab1, reelin signaling adaptor protein, enter into a common pathway leading Dab1 to phosphorylation in migrating neurons. Cortical pyramidal neurons generate at germinal zone; interneurons generate both in Vz and SVZ in medial ganglionic eminence and caudal GE. Two types of neuronal migration coexist, radial and tangential. In radial migration, the neurons move perpendicular to marginal zone and radial glia serves as a scaffold to migrating cells; in the tangential way, neurons migrate in parallel to brain surface guided by semaphorins, neuropilins, cell adhesion molecules, neuregulins, chemokines and the slit and robo families of attractant and repellent molecules. The migratory cycle of neurons involves leading process dynamics and somal translocation, which involves the movement of perinuclear material, organelles and nucleus. Leading process stability depends on the microtubular array that links the leading edge of the cell with the soma. The centrosome is a microtubule center to control microtubule polymerization. In radially migrating neurons, the centrosome establishes a link between centrioles and nuclear membrane. The effective neuronal migration is only completed by translocation of the cell soma, which occurs with cytoplasmic dilatation, and then the centrosome and Golgi apparatus approach it, finally nucleus advances to the cytoplasmic dilatation. Movement of centrosome and nucleus depends on integrity of a microtubule network. Most of the microtubules surrounding the nucleus are tyrosinated, making them dynamic; microtubules at the anterior pole of the nucleus, near the centrosome, are acetylated. Once neurons reach their final destination, they need to cancel the migratory program and differentiate. The mechanisms are unknown; possibly early patterns of activity in the target region could influence. Ca2+ influx is a proposed mechanism for halting migration.

RESUMEN

La ontogenia de los Sistemas Nervioso Central y Nervioso Periférico depende de procesos como la proliferación, diferenciación y migración neuronal, entre otros. Cualquier desviación resulta en malformaciones. Las estructuras y células nerviosas derivan del ectodermo, la notocorda induce la formación de la placa neural mediante la secreción de las moléculas Noggin y Chordin; posteriormente la placa neural se convierte en surco y tubo neurales. Una vez que el tubo neural está formado, las células neuroepiteliales (CNE), futuras neuronas y glía, en la zona subventricular migran masivamente para constituir la corteza cerebral y otras estructuras. Las CNE, al ser células gliales, expresan múltples marcadores BLBP, GLAST, vimentin, tenascin, S1 00p y en primates GFAP Las CNE forman la primera capa cortical, también llamada preplato. Las siguientes divisiones celulares darán origen a la zona marginal y al subplato. Las subsecuentes neuronas que arriban al subplato desplazan a las anteriores de modo que en las capas superficiales se encuentran las últimas neuronas que llegaron. La capa marginal o capa I contiene células de Cajal-Retzius inmunorreactivas a reelin y neuronas reelin-negativas situadas más profundamente. La proteína reelin, además de servir como señal de alto a las neuronas migratorias, también interviene en el orden de la laminación cortical, la cual es desordenada en los ratones que carecen de reelin. No se conoce en su totalidad el mecanismo molecular mediante el cual reelin regula los procesos antes mencionados. Hasta el momento se conoce que ApoER2, Vldlr (ambos receptors de reelin) y Dab1, proteína adaptadora en la señalización por reelin, participan en una vía común que lleva a la fosforilación de Dab1 en las neuronas en migración. Las neuronas piramidales corticales se generan en el telencéfalo dorsal, mientras que las interneuronas se generan en la zona y subzona ventriculares del telencéfalo ventral, en las bien definidas subdivisiones de la eminencia gangliónica (EG) lateral, medial y caudal. La migración neuronal puede ser radial o tangencial; la migración radial emplea a la glía radial mientras que en la tangencial las neuronas migran paralelamente a la superficie cortical. En los dos tipos hay formación de neuritas, translocación somática y núcleocinesis. Varios factores participan en la migración tangencial semaforinas, neuropilinas, moléculas de adhesion celular, neuregulinas, quimiocinas y moléculas atrayentes y repelentes de las familias slit y robo. El ciclo migratorio de las neuronas incluye la translocación del soma con movilización de material perinuclear, organelos y del núcleo. Así mismo, dicho ciclo aparece con morfología bien definida en una variedad de neuronas lo que refleja adaptación a ambientes específicos. De tal modo que las claves guías influyen en la frecuencia y orientación de la emergencia dendrítica, que a su vez permite a las neuronas migrantes cambiar de dirección sin reorientar las dendritas preexistentes. La estabilidad del mecanismo depende de la organización microtubular que asocia el borde celular con el soma; ya que el sistema de microtúbulos apoya dicho mecanismo y también permite el flujo de vesículas. En las células animales el centrosoma es el centro que organiza el citoesqueleto, la polimerización, el arreglo de los microtúbulos perinucleares y establece el contacto de los centriolos con la membrana nuclear. En la migración radial el movimiento hacia delante de los centriolos deforma el conjunto perinuclear de microtúbulos. Se debe a la elasticidad de ese conjunto microtubular y sus proteínas motoras asociadas al desplazamiento del núcleo. La nucleocinesis o movimiento del núcleo determina la dirección del movimiento nuclear, la migración neuronal efectiva sólo se completa por la translocación subsecuente del soma, lo cual ocurre por la dilatación del citoplasma y el movimiento del centrosoma y del aparato de Golgi hacía el mecanismo; finalmente el núcleo avanza e invade la dilatación del citoplasma. El movimiento del centrosoma y del núcleo depende de la integridad de la red microtubular y de las modificaciones posttranscripción. La mayoría de los micotúbulos perinucleares están tirosinados, lo cual los hace extremadamente dinámicos; en cambio, los microtúbulos del polo anterior del núcleo, vecinos del centrosoma, están acetilados y por ende más estables. Se ha dicho que los microtúbulos perinucleares se hallan conectados con el centrosoma que en sí es el centro que los organiza. Además, se han descrito otras proteínas asociadas con la polaridad celular que desempeñan un papel esencial en la coordinación del movimiento del centrosoma y del núcleo en cada ciclo migratorio. Finalmente, una vez que las neuronas alcanzan su posición definitiva, requieren cancelar el programa migratorio y continuar su diferenciación hasta alcanzar las características morfológicas y funcionales que les corresponden.