Participación de la mitocondria en la biología de los progenitores neurales y la sensibilidad al oxígeno en los quimiorreceptores arteriales

Abstract

Las mitocondrias son orgánulos que asumen tareas muy diversas y de gran relevancia para la célula eucariota y la homeostasis del organismo (biosíntesis de ATP, apoptosis y señalización celular, entre otros procesos). Esta Tesis Doctoral se centra en el estudio de la participación de la mitocondria en la biología de los progenitores neurales y en la regulación de la respiración por el oxígeno mediada por los quimiorreceptores arteriales. Estos dos temas son centrales a las líneas de investigación de nuestro grupo durante los últimos 25 años. El rol del metabolismo mitocondrial en la neurogénesis y la gliogénesis es un tema de interés creciente. En este trabajo, se ha profundizado en el papel de la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa en la homeostasis de las células troncales neurales, analizando cómo la disfunción del complejo mitocondrial I afecta al desarrollo del sistema nervioso. Para tal fin se ha generado un modelo de ratón knockout sin complejo mitocondrial I en las células de la glía radial. En este modelo, la supervivencia de las células troncales neurales no parece verse afectada gravemente, mientras que el desarrollo del encéfalo dorsal, y la proliferación y diferenciación in vitro de las células troncales y los progenitores neurales están drásticamente alterados, señalando la necesidad del complejo mitocondrial I para estos procesos. Por otra parte, se ha avanzado en el análisis experimental de los mecanismos mediados por el cuerpo carotídeo que subyacen al control de la respiración por el oxígeno. La generación y caracterización de un modelo de ratón knockout para el complejo mitocondrial III en las células catecolaminérgicas ha permitido comprobar la validez del modelo de “señalización de mitocondria a membrana” propuesto por nuestro grupo, en el que la integridad de la cadena de transporte de electrones es fundamental para la sensibilidad aguda a oxígeno de las células quimiorreceptoras del cuerpo carotídeo. La interrupción del flujo de electrones a nivel del complejo mitocondrial III en las células glómicas inhibe selectivamente su capacidad de responder a la hipoxemia y conduce a la abolición de la respuesta ventilatoria hipóxica. Sorprendentemente, la supervivencia de las células quimiosensoras del cuerpo carotídeo no se ve comprometida por la disfunción del complejo mitocondrial III, demostrando que estas células presentan una relevante plasticidad metabólica que le permite adaptarse a un cambio disruptivo en su metabolismo.