Bases moleculares de las acciones del igf-1 en el sistema auditivo

Resumen

Introducción El factor de crecimiento similar a insulina de tipo 1 (IGF-1), su receptor IGF1R y una serie de proteínas encargadas del transporte y la regulación de la actividad se incluyen dentro del sistema del IGF. La unión del IGF-1 a su receptor de alta afinidad conduce a la fosforilación de los sustratos del receptor de insulina y a la activación de dos vías principales de señalización, la de las MAP quinasas y la de PI3K-Akt. Estas rutas inducen la traslocación de los factores de transcripción al núcleo de la célula, iniciando con ello programas específicos para la expresión de genes. En el hombre, las mutaciones homocigotas en IGF1 dan lugar a retraso del crecimiento, microcefalia, déficit intelectual y sordera neurosensorial. La disponibilidad de modelos de ratones transgénicos para el estudio de los elementos del sistema del IGF ha proporcionado información valiosa sobre sus funciones durante el desarrollo. Los ratones deficientes en Igf1 presentan retraso en el crecimiento, pérdida selectiva de poblaciones de neuronales, hipomielinización y sordera neurosensorial bilateral. El desarrollo coclear postnatal de estos mutantes se encuentra seriamente afectado y presentan una cóclea de menor tamaño, una membrana tectoria inmadura, alteraciones en la sinaptogénesis y una disminución significativa en el número y tamaño de las neuronas auditivas. Para entender en profundidad la asociación entre el déficit de IGF-1 y la sordera neurosensorial, es importante conseguir un conocimiento más exhaustivo del modelo animal y de los mecanismos moleculares que regulan las acciones del IGF-1 en el oído interno. Objetivos y materiales En este estudio se ha utilizado el ratón deficiente en Igf1 como modelo animal y un primer paso fue caracterizar el modelo mediante distintas técnicas bioquímicas, morfológicas y funcionales. Se estimó que, debido a la importancia del IGF-1 en la supervivencia y diferenciación celular durante el desarrollo del oído interno, los elementos que componen el sistema podrían tener una expresión espacial y temporal que se regulase durante el desarrollo. El patrón de expresión se estudió en distintos genes del sistema del IGF mediante técnicas de hibridación in situ y de PCR en tiempo real, y la activación de las principales rutas involucradas en la señalización del IGF-1 durante el desarrollo del oído interno se estudió mediante electrotransferencia. Para comprender mejor las bases moleculares de las acciones de este factor y de la sordera neurosensorial asociada a su déficit, se quisieron identificar nuevos genes dianas de IGF-1. Para ello se utilizaron arrays en los que se hibridó el ARN procedente de la cóclea de ratones Igf1+/+ e Igf1-/- a día embrionario 18,(Couloigner et al., 2004)5. El análisis de dicho array mediante distintas aproximaciones bioinformáticas nos permitió seleccionar los genes que se encontraban expresados de forma diferencial en la muestra. Resultados y conclusiones El estudio del modelo animal ha permitido observar cómo el descenso de los niveles de IGF-1 a lo largo de la vida natural del ratón silvestre va acompañado de un incremento de los umbrales auditivos. El estudio de la morfología coclear en este animal muestra una disminución de la densidad neuronal del ganglio auditivo que coincide en el tiempo con la pérdida auditiva. El estudio de la expresión celular del IGF-1 y de su receptor de alta afinidad durante el desarrollo embrionario y postnatal temprano en la cóclea muestra un patrón de expresión complementario entre factor y receptor. Por otra parte, el estudio de los perfiles de expresión génica de distintos elementos del sistema IGF indica que existe una compensación de la deficiencia crónica del IGF-1 por parte de otros elementos del sistema. Esto se observa también en otros órganos estudiados, aunque varían los elementos que puedan estar compensando el déficit de IGF-1. A nivel molecular, se aprecian alteraciones importantes en el transcriptoma de la cóclea que en conjunto sugieren un retraso en la maduración y diferenciación postnatal.