Uno de los eventos del desarrollo del sistema nervioso es la muerte programada. En el cerebelo, cerca del 50% de las neuronas granulares (NGC) se eliminan por apoptosis en el desarrollo. Un modelo in vitro de este proceso es la privación de despolarización (K5) o la estaurosporina (ST). Por otro lado, las NGC extienden neuritas y maduran en respuesta a condiciones tróficas. Se ha demostrado que las NGC cultivadas crónicamente con concentraciones despolarizantes de KCl (25 mM; K25) o con agonistas de los receptores glutamatérgicos como el NMDA maduran bioquímica, de forma similar a lo observado in vivo. Aunque se han caracterizado los eventos del desarrollo neuronal, incluida la muerte programada, no se conocen bien los mecanismos que los regulan. Así, se sabe que ciertas vías de señalización juegan un papel durante este fenómeno, pero se desconoce su regulación. Por otro lado, la generación de la especies reactivas de oxígeno (ERO) parece participar en la muerte y el desarrollo. Por ejemplo, los antioxidantes afectan la muerte apoptótica, el crecimiento neurítico y la sinaptogénesis. En ese sentido, se desconoce la posible fuente generadora de estas ERO, aunque más recientemente hemos propuesto que ésta podría ser una NADPH-oxidasa (NOX). El proyecto está dirigido a conocer el papel de las ERO y la NOX en algunos eventos del desarrollo neuronal, particularmente la muerte neuronal programada y el crecimiento neurítico utilizando al cerebelo como modelo. Nos interesa conocer el papel del calcio y su relación con las ERO como señales en la activación de vías de señalización implicadas en la muerte. Nos interesa también conocer su papel en la selección del tipo de muerte y la acción de condiciones tróficas en el desarrollo, evaluado como neuritogénesis y supervivencia neuronal. El proyecto aborda 3 puntos: 1. Papel de las ERO en los mecanismos de la muerte apoptótica. Una de las preguntas es conocer los homólogos de NOX responsables de la muerte inducida por K5 y ST. También planeamos conocer el papel de los sistemas antioxidantes endógenos en la muerte y el papel de las ERO en la definición del tipo de muerte, en particular, el papel del ATP y su relación con las ERO en la definición del tipo de muerte neuronal. 2. Mecanismos de las ERO en la muerte y señalización. Evaluaremos la posibilidad de que la tiorredoxina sea un blanco de las ERO en la activación de JNK y p38. También planeamos explorar una posible relación entre el estrés reticular y las ERO. 3. Papel de las ERO el desarrollo del cerebelo. Estudiaremos si las ERO y una NOX regulan el desarrollo del cerebelo en un modelo in vitro e in vivo del desarrollo del cerebelo. Se evaluará si antioxidantes e inhibidores de la NOX alteran neuronal de NGC en cultivo y en un modelo in vivo. También evaluaremos si los efectos de ciertas condiciones tróficas están mediadas por ERO. La propuesta es un estudio original y necesario para el avance del conocimiento en este tema. El proyecto podría promover este tema en otros grupos de nuestra comunidad l. Dada la actualidad del tema, sus implicaciones clínicas y el impacto de estos estudios en otras áreas de estudio, resulta fundamental participar activamente en este campo. Durante el presente proyecto se tiene calculado graduar 1-2 doctores, 1-2 maestros y 2-3 licenciados. Parte de los productos de este proyecto incluye también la participación en congresos nacionales e internacionales y la publicación de entre 3 y 5 artículos en revistas especializadas de circulación internacional y material de difusión.

El tema del presente proyecto es un tema de actualidad que constituye un tópico que está presente en la mayoría de las revistas científicas del área de ciencias biológicas, así como en muchas de las reuniones científicas más importantes del área. Creemos que el desarrollo del proyecto propuesto contribuirá al conocimiento de aspectos fundamentales para el avance en el conocimiento de los mecanismos moleculares del desarrollo del sistema nervioso, así como de la regulación de la muerte programada neuronal. En particular, un tema que ha atraído la atención de un buen número de grupos de investigación como es el papel que tienen las especies reactivas del oxígeno (ROS) como mediadores de procesos fisiológicos. El tema propuesto ha sido objeto de nuestro estudio desde hace algunos años y consideramos que hemos hecho contribuciones que han permitido el avance en el conocimiento de esta área de estudio. Esto ha servido también como punto de partida y continuación de otros estudios en nuestro grupo y otros grupos de investigación. En estudios previos evaluamos la muerte de las neuronas granulares en un modelo que podría simular las condiciones que llevan a la muerte programada durante el desarrollo. Así, encontramos que las proteínas reguladoras de apoptosis (IAP) y AIF participan de manera diferencial en la muerte apoptótica (Maycotte et al., 2008, Blancas et al., 2011). Además, describimos que los mecanismos de muerte dependen de la generación de ERO y que los antioxidantes previenen esta muerte (Valencia y Morán 2001; 2004) y encontramos que las ERO pueden regular el tipo de muerte programada (Maycotte y Morán., 2010).También demostramos que la homeostasis iónica participa en la muerte apoptótica y que esta se ve regulada por ERO en el proceso apoptótico (Hernández-Enríquez, et al., 2010, 2011). Ahora creemos que ERO podrían constituir una señal durante el desarrollo como ocurre también en la activación del programa de muerte mediado por un sistema de señalización celular (Ramiro-Cortés y Morán, 2009; 2011). También demostramos la participación de una NADPH oxidasa (NOX) en la muerte apoptótica, lo que constituye un aporte fundamental para el avance en el conocimiento de algunos de los mecanismos del desarrollo y de la muerte programada (Coyoy, et al., 2008; Guemez-Gamboa y Morán, 2009) Así, el proyecto propuesto constituye una continuación natural de algunos de los puntos estudiados previamente y que han contribuido de manera significativa al conocimiento del campo de estudio. Como se comentó, la propuesta constituye un estudio original y necesario para el avance del conocimiento básico en este tema. En este sentido, creemos que las contribuciones del proyecto propuesto al área de estudio podrían darse a varios niveles. Como ya se comentó la generación del conocimiento básico para entender la fisiología del sistema nervioso y la bilogía del desarrollo del sistema nervioso representa una aportación fundamental al campo. Pero además el conocer los procesos que involucran a las ERO y a la NOX resulta de un gran interés para entender y en un futuro tratar ciertas patologías que pudieran estar asociadas a estos sujetos de estudio. Así, una posible contribución en el mediano plazo del conocimiento generado podría sería en el campo de la clínica. Finalmente, consideramos que el abordaje experimental para resolver las preguntas planteadas es el adecuado y aborda la problemática con diferentes enfoques. En todos los casos se trata de técnicas en las que tenemos experiencia y algunas de ellas son de vanguardia. El desarrollo de esta metodología seguramente promoverá también su utilización por otros grupos de trabajo que trabajen o se encuentren desarrollando líneas de investigación afines, como ya ocurrió en el pasado. Creemos que, dada la actualidad del tema, sus implicaciones clínicas y el impacto que estos estudios puedan tener en otras áreas de estudio, resulta fundamental participar activamente en este campo a nivel mundial a través de proyectos de investigación como el propuesto. Consideramos además, que el profundizar en este tema nos permitirá también promover este tópico en otros grupos de nuestra comunidad a nivel nacional.