New insights into development of the habenular complex and the fasciculus retroflexus

Abstract

La Habénula es un complejo neuronal diencefálico ubicado en la parte más dorsal del prosómero talámico. Esta población neuronal está involucrada en el sistema límbico, y su mal funcionamiento está relacionado con varios trastornos de origen psiquiátrico. El fascículo retroflejo es su principal eferencia y constituye un vínculo entre las regiones del prosencéfalo con las del mesencéfalo y el rombencéfalo rostral. Está compuesto por la zona central, donde se ubican los axones habenulares mediales y la periferia, compuesta por axones habenulares laterales. Ambos grupos de fibras comparten la misma trayectoria inicial y se diferencian en el segmento final del fascículo: los axones de la Habénula lateral desfasciculan previamente para inervar las poblaciones dopaminérgicas de la Sustancia Negra pars compacta y el área tegmental ventral, mientras que los de la Habénula medial continúan su camino hacia el rombencéfalo para inervar al Núcleo interpeduncular. Se requiere una organización funcional apropiada de los circuitos habenulares con programas moleculares complejos para controlar la conectividad de la Habénula durante su desarrollo. Sin embargo, los mecanismos que guían a los axones habenulares hacia sus objetivos siguen siendo en su mayoría desconocidos. El objetivo principal de la presente tesis es profundizar en el conocimiento existente sobre el desarrollo de la Habénula, del tracto retroflejo y su trayectoria. Para ello, hemos llevado a cabo tres proyectos independientes. En primer lugar, demostramos el papel de la Sustancia Negra pars compacta y el Área tegmental ventral como diana intermedia para la correcta navegación de los axones habenulares mediales a lo largo del eje anteroposterior. Utilizando experimentos in vitro e in vivo, determinamos que esta navegación es el resultado de la atracción realizada por Netrin1, generada por las neuronas de la Sustancia Negra pars compacta. Esta atracción está mediada por el receptor DCC, que se expresa fuertemente en los axones habenulares mediales. En segundo lugar, estudiamos el rol del morfógeno Wnt1 en el desarrollo habenular y del fascículo retroflejo. Wnt1 controla la especificación y diferenciación de poblaciones neuronales dorsales en el sistema nervioso central en desarrollo Resumen Analizamos el desarrollo de estas estructuras en un modelo de ratón con falta de función Wnt1. La Habénula presenta un mayor volumen debido a un incremento en la tasa de proliferación de neuroblastos habenulares. El fascículo retroflejo también presentó ciertas anomalías como fallos de fasciculación entre sus fibras y una trayectoria final alterada. Los territorios del mesencéfalo y rombéncéfalo que debe atravesar el tracto están erróneamente diferenciados en nuestro modelo. La alteración de estas áreas es la responsable de la desviación observada en los axones del fascículo retroflejo. Por último, exploramos el comportamiento diferencial de los axones mediales y laterales de la Habénula. Este comportamiento diferencial debe estar regulado por moléculas de superficie presentes en los axones. Seleccionamos a la molécula Amigo2 (molécula de adhesión con inmunoglobulina como dominio 2) como candidata para controlar el comportamiento de fasciculación de los axones de la Habénula medial. Este gen se expresa de forma selectiva en la misma y su proteína tiene la capacidad de generar complejos de unión consigo misma. Primero estudiamos en un modelo de ratón con falta de función de Amigo2 el desarrollo de la eferencia habenular. El fascículo retroflejo presentó un grado variable de desfasciculación. Posteriormente, realizamos experimentos de ganancia de función, que nos permitieron generar no solo un tracto más condensado en los cerebros silvestres, sino también recuperar el fenotipo generado por la falta de función de Amigo2. No se produjo ninguna modificación en el proceso de guía de los axones habenulares. Por lo tanto, hemos demostrado que Amigo2 juega un papel en el proceso de fasciculación del fascículo retroflejo. Como conclusión, en el presente trabajo hemos estudiado el sistema habenular desde tres enfoques, por un lado, mecanismos de guía y mecanismos de fasciculación de su principal eferencia, el tracto retroflejo, y por otro lado la acción del morfógeno Wnt1 en su especificación neuronal. Los resultados obtenidos nos han permitido mejorar y profundizar en el conocimiento básico de cómo se genera esta estructura neuronal y como se determina su conectividad eferente.