El hipotálamo es una estructura compuesta por distintos núcleos celulares en los que residen diferentes fenotipos neuronales. Esta estructura se encuentra en la base del cerebro y constituye menos del uno por ciento del volumen total del cerebro humano. Sin embargo, su tamaño no refleja su importancia ya que regula diversas funciones. Entre ellas: el crecimiento, reproducción, osmoregulación, termoregulación, ritmos circadianos, ingesta de alimento, trastornos afectivos, respuesta a estrés, vigilia y sueño. Es por ello que las neuronas hipotalámicas juegan un papel importante en la homeostasis del organismo; a pesar de esto, se sabe muy poco acerca de los mecanismos moleculares que regulan su diferenciación. Por lo tanto, inicialmente tomamos como modelo de estudio al neuropéptido hipotalámico TRH, cuyo papel en la regulación del eje hipotálamo-hipófisis-tiroides (HHT) es bien caracterizado. Nuestros estudios han puesto en evidencia que durante el desarrollo, la expresión del TRH en hipotálamo es susceptible a regulación por señales extrínsecas tales como hormonas (glucocorticoides), neurotrofinas (BDNF) y proteínas de la matriz extracelular (laminina y fibronectina). Con el propósito de identificar los genes que actúan en el proceso de la diferenciación terminal de las células TRHérgicas hipotalámicas, hemos analizado el transcriptoma de esta población neuronal a través de microarreglos de DNA (GeneChip U34A, Affymetrix). En este análisis se encontró modificada la expresión de 21 transcritos, destacando el incremento observado en la expresión dos factores de transcripción previamente relacionados con eventos de diferenciación celular, el factor-4 similar a krüppel (KLF4) y el gen inducido tempranamente por el factor de crecimiento transformante beta (TIEG1 ó KLF10_. Aunque estos factores regulan la diferenciación de células epiteliales y osteoblastos el papel que juegan durante el desarrollo del sistema nervioso y en particular del hipotálamo, se desconoce. Estudios en nuestro laboratorio indican que la expresión de KLF4 y KLF10 es regulada durante el desarrollo del hipotálamo de rata. Ensayos de RT-PCR muestran que el RNAm de KLF4 es detectable desde el día E14, alcanzando los niveles máximos de expresión a los días E15, P0, P7 y disminuyendo en el hipotálamo adulto. De manera interesante, detectamos niveles significativos del RNAm de KLF10 desde etapas más tempranas (E12) que KLF4. Dichos niveles se mantienen relativamente constantes hasta el día P7, y muestran una tendencia a disminuir alrededor del 50% a partir de la segunda semana de vida permaneciendo así hasta la edad adulta. En base a que la expresión de KLF4 y KLF10 coincide con el período de nacimiento de las neuronas hipotalámicas (E11-E17). El RNAm de KLF4 se expresa en las zonas ventricular y subventricular de los vetrículos laterales a E18. Así como, la evidencia de otros grupos de que KLF4 y KLF10 participan en eventos de diferenciación (KLF4: células epiteliales; KLF10: osteoblastos), proponemos que KLF4 y/o KLF10 promueven la diferenciación de neuronas hipotálamicas durante el desarrollo. Para probar esta hipótesis planteamos los siguientes objetivos específicos:1. Determinar que la expresión de KLF4 y KLF10 se regula durante el desarrollo del hipotálamo. 2. Demostrar que KLF4 y/o KLF10 son necesarios para la diferenciación de fenotipos neuronales hipotalámicos. 3. Determinar el mecanismo de acción de KLF4 y KLF10 durante el período de neurogénesis del hipotálamo. El entender los mecanismos moleculares que regulan el proceso de diferenciación de los diferentes fenotipos hipotalámicos proporcionará las bases para intentar repoblar un fenotipo neuronal específico alterado a causa de alguna patología. Por ejemplo, diferenciar células reprogramadas hacia fenotipos dañados en patologías como esquizofrenia, autismo, hipotiroidismo, hipertiroidismo, trastornos afectivos e incluso, en respuesta al estrés agudo o crónico.

El hipotálamo es una estructura cerebral compuesta por distintos núcleos celulares los cuales a su vez poseen diversas funciones. Entre ellas se encuentran, la regulación de funciones endócrinas, autónomas y límbicas en el organismo. Es por ello que las neuronas hipotalámicas juegan un papel importante en la homeostasis del organismo; a pesar de esto, se sabe muy poco acerca de los mecanismos moleculares que regulan la diferenciación de estas neuronas. En los últimos años, en gran parte gracias a donativos de la DGAPA-UNAM, hemos contribuído de manera importante al conocimiento de las señales que regulan el fenotipo TRHérgico (44),(44),(79),(43), (80),(81),(45) . Esta propuesta es el resultado de una investigación que he venido desarrollando desde hace algunos años y se deriva directamente de la caracterización del transcriptoma de la población TRHérgica hipotalámica a través del uso de microarreglos de ADN. Este enfoque sin preconcepción nos permitió descubrir factores de transcripción que pudieran ser clave en la iniciación del fenotipo TRHérgico hipotalámico entre otros. A partir de los resultados esperados en el proyecto, se debería empezar a definir las especificidades de la inducción de péptidos en el SNC. Por lo que los experimentos de esta propuesta fueron diseñados para profundizar nuestro conocimiento acerca de los mecanismos moleculares que regulan el proceso de diferenciación de los diferentes fenotipos hipotalámicos. Esto proporcionará las bases para intentar repoblar un fenotipo específico durante alguna patología. Por ejemplo, diferenciar células reprogramadas hacia fenotipos dañados en patologías como esquizofrenia, autismo, hipotiroidismo, hipertiroidismo, trastornos afectivos e incluso, en respuesta al estrés agudo o crónico. Finalmente, quisiéramos mencionar que esta propuesta de investigación está a la vanguardia en el área de las neurociencias ya que recientemente interesantes hallazgos sobre la diferenciación de neuronas hipotalámicas relacionadas con el control del apetito y dopaminérgicas han sido publicados en revistas con un alto índice de impacto (14) (Science 310:679 (2005). Adicionalmente, en el último año el factor de transcriptción KLF4 ha sido motivo de una extensa investigación ya que junto con otros factores es capaz de reprogramar células somáticas ó hacia un fenotipo pluripotente (Nature 451:141 (2008); Nature 454:646 (2008).