Subprojeto 22 – Nicho de células-tronco gliais no sistema nervoso central de crustáceos decápodes como possíveis produtor de neurônios

Participante: Silvana Allodi (Departamento de Histologia e Embriologia, ICB, CCS, UFRJ)

A neurogênese adulta ocorre no cérebro de muitos animais filogeneticamente diversos. Nos vertebrados superiores (amnióticos), as células precursoras são células gliais que residem em regiões especializadas, conhecidas como nichos neurogênicos, cujos elementos tanto sustentam como regulam este evento. Em invertebrados, incluindo os crustáceos, no entanto, a identidade e a localização das células precursoras responsáveis pela neurogênese adulta in vivo eram desconhecidas até pouco tempo. Usando uma variedade de marcadores de células gliais e de marcadores do ciclo celular, eles demonstraram que, como nos vertebrados superiores, as células precursoras que mantêm a neurogênese adulta em lagostins e lagostas são células da glia. Estas células precursoras residem numa região especializada, ou nicho, na superfície ventral do cérebro que contém uma cavidade vascular. A progênie dos precursores gliais migram deste nicho ao longo de fibras da glia e então se dividem novamente em clusters 9 (zona de proliferação medial, MPZ) e 10 (zona de proliferação lateral, LPZ). As células que resultam desta linhagem se diferenciam na LPZ e na MPZ como neurônios. As características deste sistema têm muitas semelhanças com os nichos neurogênicos de vertebrados superiores, incluindo o direcionamento da migração, o funcionamento das céluas da glia tanto como precursoras quanto como células de sustentação, além de estar em associação íntima com a vascularização cerebral, produzindo uma lâmina basal especializada. A maquinaria celular que mantém a neurogênese adulta parece, portanto, ser partilhada por taxa bem separados, sugerindo uma estratégia comum para a geração de novos neurônios em cérebros adultos. A dinâmica do nicho neurogênico e as rotas migratórias foram observadas com algum detalhe. A direção e a velocidade de migração das células ao longo da rota foi definida usando uma técnica de dupla-marcação com BrdU seguida pela exposição a iododeoxiuridina (IdU) após tempos variados. Estes experimentos confirmam que as células em migração se movem do nicho em direção às zonas de proliferação lateral e medial. Além disso, o intervalo de tempo entre as exposições a BrdU e a IdU demonstrou que para percorrerem o trecho entre o nicho e a LPZ ou a MPZ, as células levam de 3 a 5 dias. Combinadas com medidas do comprimento da rota, determinou-se que as células filhas dos precursores gliais migram a uma velocidade de ~10?m/hr. Também foram determinados aspectos do ciclo celular entre as células desta linhagem. O tempo do ciclo celular nos progenitores gliais é de ~ 10 dias, baseado em dados que mostram que 10-14 dias de incubação com BrdU são necessários para obter marcação confiável da fase S. Pode-se também deduzir que o pool de progenitores é de 20-30 células, baseado no tempo do ciclo celular destes, no número médio de células encontradas na rota migratória e no tempo necessário para navegar por ela. Células-filhas dos precursores gliais migram durante os estágios S e G2 do ciclo celular, mas nunca progridem para a fase M enquanto estão migrando. No entanto, uma vez que chegam até as zonas de proliferação lateral (cluster 10) e medial (cluster 9) elas se dividem (fase M) pelo menos mais uma vez, produzindo células que se diferenciam em interneurônios olfatórios. A linhagem completa de células que produzem neurônios nestes animais, portanto, está distribuída ao longo da rota migratória de acordo com o estágio do ciclo celular. As características do nicho neurogênico e das rotas migratórias, e o fato de que estes continuem a funcionar in vitro, oferecem oportunidades que não são disponíveis em outros organismos para explorar seqüência de eventos celulares e moleculares que levam à produção de novos neurônios em cérebros adultos. Assim, através de técnicas modernas de microscopias de óptica linear e não linear, ou seja, por infraestrutura especialmente adequada para o estudo de processos celulares, que poderiam ser acompanhados em seus diversos aspectos, principalmente o biomecânico, de forma não destrutiva e em tempo real, poder-se-ia explorar as características do nicho neurogênico de crustáceos, a rota migratória e as zonas de proliferação, que trazem muitas vantagens sobre outras espécies, de modo a aumentar nossa compreensão sobre a neurogênese de adultos e sobre as influências de fatores reguladores exógenos e endógenos.