La proliferación de células troncales neurales (cTN) y la muerte celular programada se hallan directamente involucradas en la elaboración del patrón multilaminar concéntrico de la corteza cerebral. El número de neuronas correspondiente a cada tipo depende del balance de la proliferación y muerte celulares y ambos procesos son sensibles a la hipoxia. El objetivo central del presente plan es analizar los efectos de la hipoxia sobre las vías de señalización que regulan la proliferación y la muerte celular y caracterizar las alteraciones de la corticogénesis asociadas a tales efectos. Se utiliza como sistema modelo el desarrollo del tectum óptico del pollo. Se utilizará un esquema experimental de hipoxia crónica aplicada en tres ventanas temporales: entre los días embrionarios (E) 3 y 5 (ventana proliferativa 1), entre E4.5 y E6.5 (ventana proliferativa2-ventana de muerte celular temprana) y entre E14 y E16 (ventana de muerte celular neurotrófica).
Con respecto a la proliferación celular, una hipótesis del presente proyecto es que la hipoxia, mediante modificaciones transcripcionales y postranscripcionales, altera la expresión de varias proteínas reguladoras que promueven una anticipación en el pasaje del tipo de proliferación expansiva al tipo de proliferación neuronogénica. Se espera observar (a) una variación en la concentración de mRNA y en la expresión de dichas proteínas, (b) una modificación en la dinámica y en la organización espacial de cTN en mitosis, (c) un alargamiento de la fase G1 del ciclo celular y (d) una modificación en la propagación de las ondas de Ca++ que sincronizan la proliferación. Con respecto a la muerte celular, se postula que la hipoxia exacerba la apoptosis que ocurre durante la fase neurotrófica. Se pretende caracterizar los
daños bioquímicos y los cambios en la expresión génica durante el desarrollo embrionario luego de una injuria hipóxicay las modificaciones en el patrón espacial de células apoptóticas. Proponemos que la respuesta global a la hipoxia incluye la activación vías de señalización de neuroprotección. Se pretende identificar los factores más sensibles a la hipoxia que, en consecuencia, puedan ser usados como “blanco” en experiencias de neuroprorección. Por último, postulamos que los registros espaciales de la expresión de marcadores moleculares pueden ser utilizados como señales informativas analizables por métodos no-lineales y que la variación en sus índices de escala puede ser correlacionada con la de los índices de escala de los registros de comportamientos celulares estableciendo vinculaciones causales entre ellas. De este modo, el presente proyecto pretende contribuir, por medio de un análisis interdisciplinario que integra datos de expresión génica, inmunocitoquimícos, histogenéticos, morfogenéticos y biomatemáticos, a comprender la organización témporo-espacial de ambos comportamientos celulares, los efectos de la hipoxia sobre tal organización y cómo estos efectos conducen a alteraciones de la corticogénesis.Los conocimientos derivados de la experimentación propuesta permitirán esclarecer los fenómenos de regulación involucrados en la proliferación y muerte celular y contribuir al desarrollo de terapias farmacológicas preventivas y/o paliativas del daño producido por un episodio de hipoxia.