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Neurona GnRH

Las neuronas GnRH , o neuronas que expresan la hormona liberadora de gonadotropina , son las células del núcleo infundibular hipotalámico del cerebro que controlan la liberación de hormonas reproductivas de la pituitaria. [1] Estas células cerebrales controlan la reproducción secretando GnRH en el torrente sanguíneo capilar portal hipofisario , por lo que a veces se las denomina "neuronas sexuales". Esta pequeña red capilar transporta GnRH a la pituitaria anterior, lo que provoca la liberación de la hormona luteinizante (LH) y la hormona folículo estimulante (FSH) en el torrente sanguíneo más amplio. Cuando las neuronas GnRH cambian su patrón de liberación del patrón juvenil al patrón adulto de secreción de GnRH, se inicia la pubertad. Si las neuronas GnRH no forman las conexiones adecuadas o no logran estimular con éxito la pituitaria con GnRH, significa que no se inicia la pubertad. Estas alteraciones del sistema GnRH causan trastornos reproductivos como el hipogonadismo hipogonadotrópico o el síndrome de Kallmann .

Imagen de fluorescencia de neuronas GnRH (azul) con elementos de sus citoesqueletos celulares mostrados en rojo y verde.

Orígenes

En 1989, dos grupos de investigación descubrieron de forma independiente que las neuronas GnRH, que en los adultos se encuentran dispersas por todo el hipotálamo, no se originan en esta región del cerebro, sino que migran al cerebro a lo largo de las fibras axónicas olfativas desde la nariz. [2] [3] La mayoría de las neuronas GnRH nacen de células madre en la placoda nasal (tejido nasal embrionario). Más recientemente, se descubrió que un subconjunto de neuronas GnRH puede rastrear sus orígenes no desde la placoda nasal, sino desde la cresta neural en una etapa anterior de la embriogénesis. [4] Este subconjunto de células migra hacia la placoda nasal, donde se entremezclan con neuronas GnRH nacidas en esta región y migran juntas hacia el cerebro.

Migración celular

En su migración desde la nariz al cerebro, las neuronas GnRH pasan a través del tejido nasal, el cráneo temprano y se mueven a través de varias regiones del prosencéfalo antes de llegar a sus destinos. [5] En el camino, las moléculas secretadas y unidas a la membrana las guían en la dirección correcta y ayudan a establecer su velocidad de movimiento. Las neuronas GnRH que no logran ingresar al cerebro, o que migran a la región cerebral incorrecta, no son funcionales e incluso pueden sufrir muerte celular programada . El fracaso de las neuronas GnRH para migrar al cerebro es la causa principal del síndrome de Kallmann . [6] GABA , que despolariza las neuronas GnRH embrionarias, ralentiza el movimiento pero las ayuda a moverse en línea recta a lo largo de su camino. [7] SDF activa los canales GIRK hiperpolarizantes , acelerando las velocidades de movimiento. Otras señales de guía como las semaforinas [8] [9] y HGF [10] también regulan el movimiento de las neuronas GnRH.

Movimiento

Los científicos han descubierto cómo las moléculas de guía hacen que las neuronas GnRH aceleren o desaceleren. Normalmente, cualquier ion de calcio en la célula es rápidamente atraído hacia orgánulos como las mitocondrias o el retículo endoplasmático . Las moléculas de guía provocan la liberación de estos iones de calcio de regreso al citoplasma celular , donde las proteínas detectoras de calcio reorganizan la actina [11] y el citoesqueleto de microtúbulos [12] de la célula , que son los filamentos moleculares que dan forma a la célula. Esto provoca contracciones en la célula (similares a las contracciones musculares ) que se unen a las proteínas adhesivas en la superficie celular , [13] tirando de la célula hacia adelante.

Fisiología

El cambio a la actividad eléctrica de alta frecuencia en las neuronas GnRH es la señal que inicia la pubertad. Las neuronas GnRH reciben información de neurotransmisores clásicos como el glutamato y el GABA . [14] Estos neurotransmisores provocan una actividad eléctrica que se regula a través del desarrollo para provocar amplios cambios en la entrada de iones de calcio en la célula a través de canales iónicos sensibles al voltaje . Esto desencadena la liberación de GnRH en el torrente sanguíneo capilar portal hipofisario, donde la hormona GnRH activa la pituitaria para liberar la hormona luteinizante y la hormona estimulante del folículo. Además de los neurotransmisores clásicos, algunas moléculas guía pueden cambiar el cableado de las neuronas GnRH al sistema capilar portal, alterando la fuerza de la señal a la glándula pituitaria. [15]

Regulación

Las neuronas GnRH integran información del cuerpo para regular la reproducción. El activador más potente de las neuronas GnRH es una hormona llamada kisspeptina . [16] Las neuronas GnRH también integran información del cuerpo a través de hormonas como el neuropéptido Y [17] y la adiponectina . [18] Estas hormonas proporcionan a las neuronas GnRH información sobre el estado del cuerpo para ayudar a determinar si se debe priorizar o suprimir la reproducción.

Referencias

  1. ^ Marques, Pedro; Skorupskaite, Karolina; Rozario, Kavitha S.; Anderson, Richard A.; George, Jyothis T. (2000). "Fisiología de la secreción de GnRH y gonadotropina". Endotext . MDText.com, Inc . Consultado el 2 de julio de 2024 .
  2. ^ Schwanzel-Fukuda, M; Pfaff, DW (1989). "Origen de las neuronas liberadoras de hormona luteinizante". Nature . 338 (6211): 161–4. Bibcode :1989Natur.338..161S. doi :10.1038/338161a0. PMID  2645530. S2CID  4310861.
  3. ^ Wray, S; Grant, P; Gainer, H (1989). "Evidencia de que las células que expresan el ARNm de la hormona liberadora de la hormona luteinizante en el ratón se derivan de células progenitoras en la placa olfatoria". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 86 (20): 8132–6. Bibcode :1989PNAS...86.8132W. doi : 10.1073/pnas.86.20.8132 . PMC 298229 . PMID  2682637. 
  4. ^ Forni, PE; Taylor-Burds, C; Melvin, VS; Williams, T; Wray, S (2011). "La cresta neural y las células ectodérmicas se entremezclan en la placa nasal para dar lugar a neuronas GnRH-1, neuronas sensoriales y células envolventes olfativas". Journal of Neuroscience . 31 (18): 6915–27. doi :10.1523/JNEUROSCI.6087-10.2011. PMC 3101109 . PMID  21543621. 
  5. ^ Wray, S (2010). "De la nariz al cerebro: desarrollo de las neuronas de la hormona liberadora de gonadotropina-1". Journal of Neuroendocrinology . 22 (7): 743–53. doi :10.1111/j.1365-2826.2010.02034.x. PMC 2919238 . PMID  20646175. 
  6. ^ Valdes-Socin, H (2014). "Reproducción, olfato y trastornos del desarrollo neurológico: defectos genéticos en diferentes síndromes hipogonadales hipogonadotrópicos" (PDF) . Frontiers in Endocrinology . 5 : 109. doi : 10.3389/fendo.2014.00109 . PMC 4088923 . PMID  25071724. 
  7. ^ Casoni, F; Hutchins, BI; Donohue, D; Fornaro, M; Condie, BG; Wray, S (2012). "SDF y GABA interactúan para regular la migración axófila de las neuronas GnRH". Journal of Cell Science . 125 (21): 5015–25. doi :10.1242/jcs.101675. PMC 3533389 . PMID  22976302. 
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  10. ^ Giacobini, P (2007). "El factor de crecimiento de los hepatocitos actúa como un motor y una señal de guía para la migración neuronal de la hormona liberadora de la hormona gonadotropina-1" (PDF) . Journal of Neuroscience . 27 (2): 431–45. doi :10.1523/JNEUROSCI.4979-06.2007. PMC 6672060. PMID  17215404 . 
  11. ^ Hutchins, BI; Klenke, U; Wray, S (2013). "El flujo de actina dependiente de la liberación de calcio en el proceso principal media la migración axófila". Journal of Neuroscience . 33 (28): 11361–71. doi :10.1523/JNEUROSCI.3758-12.2013. PMC 3724331 . PMID  23843509. 
  12. ^ Hutchins, BI; Wray, S (2014). "La captura de los extremos positivos de los microtúbulos en la corteza de actina promueve la migración neuronal axófila al mejorar la tensión de los microtúbulos en el proceso principal". Frontiers in Cellular Neuroscience . 8 : 400. doi : 10.3389/fncel.2014.00400 . PMC 4245908 . PMID  25505874. 
  13. ^ Parkash, J (2012). "La supresión de la integrina β1 en las células liberadoras de la hormona gonadotropina altera la migración y la extensión axonal, lo que provoca graves alteraciones reproductivas". Journal of Neuroscience . 32 (47): 16992–7002. doi :10.1523/JNEUROSCI.3057-12.2012. PMC 5238668 . PMID  23175850. 
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  15. ^ Giacobini, P (2014). "Las células endoteliales cerebrales controlan la fertilidad a través de la liberación de semaforina 3A dependiente de esteroides ováricos". PLOS Biology . 12 (3): e1001808. doi : 10.1371/journal.pbio.1001808 . PMC 3949669 . PMID  24618750. 
  16. ^ de Roux, N; Genin, E; Carel, JC; Matsuda, F; Chaussain, JL; Milgrom, E (2003). "Hipogonadismo hipogonadotrópico debido a la pérdida de función del receptor peptídico derivado de KiSS1 GPR54". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 100 (19): 10972–6. Bibcode :2003PNAS..10010972D. doi : 10.1073/pnas.1834399100 . PMC 196911 . PMID  12944565. 
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  18. ^ Klenke, U; Taylor-Burds, C; Wray, S (2014). "Influencias metabólicas en la reproducción: la adiponectina atenúa la actividad neuronal de GnRH en ratones hembra". Endocrinología . 155 (5): 1851–63. doi :10.1210/en.2013-1677. PMC 3990841 . PMID  24564393.