Thyroid hormone regulation of brain gene expression: role of thyroid hormone receptors

Resumen

Las hormonas tiroideas son importantes para el desarrollo del cerebro en mamíferos y están implicadas en diferenciación de neuronas y células gliales, mielinización axonal y synaptogenesis. La T3 modula el desarrollo y funcionamiento del cerebro mediante su unión a sus receptores nucleares y la regulación de la expresión génica. En ratón existen 3 isoformas de receptor de hormonas tiroideas funcionalmente activas (TR¿1, TRß1 y TRß2). La T3 estimula o atenúa la expresión génica, y se denomina a sus genes diana ¿positivos¿ o ¿negativos¿ respectivamente. Con la finalidad de analizar la contribución de las distintas isoformas de los receptores en la regulación de la expresión génica durante el desarrollo del cerebro hemos medido por PCR cuantitativa la expresión de genes positivos y genes negativos en el estriado y corteza cerebral posnatal (neocorteza) así como, en cultivos primarios de células cerebrocorticales de ratones Knock out para los receptores de hormonas tiroideas. En la regulación de la expresión de la mayoría de los genes estudiados, TR¿1 tiene un papel predominante aunque no exclusivo. Los genes Dio3 y Aldh1a1 son inducidos por T3 solo en células que expresan TR¿1. La expresión de algunos de los genes estudiados no varia en ausencia total de receptores, indicando que el efecto del hipotiroidismo se debe a la actividad de los receptores en ausencia de ligando. Para profundizar en los genes y procesos regulados por la T3 en el desarrollo del cerebro a nivel celular, hemos empleado cultivos primarios de células cerebrocorticales de ratón. El cultivo primario mantiene gran parte de la diversidad fenotípica original; en el 10% de las neuronas del cultivo se detecta calbindina, el cual es un marcador de una subpoblación de neuronas GABAérgicas de la corteza. La acción de la T3 en el cultivo reflejaría su papel en la corteza in vivo. Mediante RNAseq hemos identificado 1.145 genes regulados por T3 (FRD<0.05) en el cultivo. El posterior análisis funcional de Gene Ontology mostró que los genes inducidos por T3 están enriquecidos en procesos de transmisión del impulso nervioso, transporte iónico, adhesión celular, quimiotaxis, receptores de efrinas, mielinización, diferenciación de los astrocitos y proteínas de la región paranodal. Por otro lado, los genes reprimidos por T3 están enriquecidos en procesos de proliferación celular y segregación y organización de los cromosomas. En general la T3 contribuye, en cierta medida, a la consecución de un perfil de expresión génica propio de la corteza adulta frente al de la corteza fetal.