Una ola de actividad de la glucosa precede a la gastrulación del ratón. Crédito: Naturaleza (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08044-1
Investigadores de la Universidad de Yale han descubierto que el metabolismo de la glucosa desempeña un papel fundamental a la hora de guiar el desarrollo temprano de embriones de ratón, revelando que vías metabólicas específicas regulan la señalización celular esencial durante fases clave de la embriogénesis.
El estudio «La utilización selectiva del metabolismo de la glucosa guía la gastrulación de los mamíferos» publicado en Naturalezaidentifica dos ondas distintas de utilización de glucosa durante la gastrulación del ratón.
La primera onda canaliza la glucosa a través de la vía biosintética de hexosamina (HBP) en las células epiblásticas, facilitando la formación de proteoglicanos para la señalización del factor de crecimiento de fibroblastos (FGF). Esta señalización es crucial para la diferenciación celular y la extensión de la línea primitiva. Esta estructura eventualmente forma la placa neural, convirtiéndose en la base de la médula espinal y el sistema nervioso.
La segunda onda dirige la glucosa a través de la glucólisis, proporcionando energía y metabolitos necesarios para la migración de las células mesodérmicas y la expansión lateral.
El equipo trazó un mapa de los patrones espaciales y temporales de la absorción de glucosa utilizando imágenes con resolución unicelular de embriones de ratón en desarrollo, modelos de células madre y tejidos derivados de embriones.
Descubrieron que la onda inicial del metabolismo de la glucosa ocurre en las células del epiblasto posterior y se expande hacia adelante a medida que avanza el desarrollo. La posterior ola de glucólisis apoya el movimiento de las células mesodérmicas lejos de la línea primitiva, promoviendo la expansión lateral.
Para probar la certeza de la implicación de la vía, el equipo inhibió el metabolismo de la glucosa mediante bloqueadores químicos, confirmando experimentalmente la interrupción de la formación de rayas primitivas y la especificación del mesodermo.
Dirigirse específicamente a la HBP perjudicó el desarrollo de la racha primitiva al tiempo que inhibió la glucólisis en etapa tardía con la migración de células mesodérmicas afectadas sin obstaculizar las decisiones iniciales sobre el destino de las células.
El estudio también demuestra que el metabolismo de la glucosa influye en las vías de señalización de la quinasa regulada por señales extracelulares (ERK), considerándolas cruciales para la diferenciación celular y el movimiento durante la gastrulación. La inhibición del metabolismo de la glucosa condujo a una reducción de la actividad de ERK, mientras que la suplementación con N-acetilglucosamina, un producto de la HBP, restableció la señalización de ERK y rescató los defectos del desarrollo.
Análisis adicionales utilizando modelos de embriones basados en células madre y explantes de mesodermo confirmaron que el HBP es esencial para las transiciones del destino de las células del epiblasto y que la glucólisis apoya el comportamiento migratorio de las células mesodérmicas.
La secuenciación de ARN de explantes de mesodermo tratados reveló una regulación negativa de las vías implicadas en la migración celular y las interacciones de la matriz extracelular cuando se inhibía la glucólisis o la señalización de ERK.
Los hallazgos resaltan que el metabolismo de la glucosa, en coordinación con los mecanismos genéticos y de señalización, es parte integral del éxito del patrón y la morfogénesis del embrión en desarrollo. Esta investigación desafía la visión tradicional del metabolismo celular como simplemente una función celular de fondo, posicionándolo más bien como un director activo del desarrollo embrionario.
Más información:
Dominica Cao et al, La utilización selectiva del metabolismo de la glucosa guía la gastrulación de los mamíferos, Naturaleza (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08044-1
Christian Schröter, La glucosa tiene un papel sorprendente en la dirección del destino y la migración de las células, Naturaleza (2024). DOI: 10.1038/d41586-024-03284-7
© 2024 Red Ciencia X
Citación: El metabolismo de la glucosa impulsa el desarrollo embrionario en ratones, según revela un estudio (2024, 19 de octubre) recuperado el 19 de octubre de 2024 de https://medicalxpress.com/news/2024-10-glucose-metabolism-embryonic-mice-reveals.html
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