Localización neuroanatómica de los sistemas catecolaminérgicos y serotoninérgicos de los peces no teleósteos del género Lepisosteus (Superorden Ginglymodi).
Terminamos el trabajo con la discusión y con la bibliografía por si queréis consultarlo.
Discusión:
El presente trabajo amplía la escasa información preexistente sobre la organización de los sistemas catecolaminérgicos y serotoninérgicos en los peces lepisosteiformes. Previamente se ha publicado un único trabajo con datos fragmentarios e imprecisos acerca del sistema serotoninérgico de Lepisosteus oculatus (Chiba y Oka, 1999). En todo momento, la descripción neuroanatómica seguirá el modelo neuromérico con lo que se pretende llenar el vacío en la literatura del sistema catecolaminérgico y serotoninérgico (Ver Figura 7),
Figura 6. Microfotografías de la doble inmunohistofluorescencia de THm (verde) y 5-HTr (rojo) en cortes transversales en L.p. a. Bulbo olfativo. b. Zona dorsal y ventral del área telencefálica ventral. c-c´. Área preóptica. d. Núcleo supraquiasmático e. Epífisis. f. Tálamo, pretálamo, región retrotuberal, área hipotalámica tuberal y órgano paraventricular. g. Grupo neuronal pretectal. h-h´. Tubérculo posterior, región hipotalámica tuberal, órgano paraventricular y eminencia media. i-i´. Techo óptico, con sus capas detalladas. j. Región retromamilar con puntos contactantes con el ventrículo, restos de órgano paraventricular e hipófisis. k. Rafe superior y gris centralis. l-l´. Rafe medio y tracto solitario. m. Rafe inferior y fascículo longitudinal medial. n-n´. Médula espinal con puntos contactantes con el canal central (*) y neuronas 5-HT. o. Células amacrinas de la retina en la INL, y fibras en la IPL de la retina. Escala: 200 μm (c, f, h, i y l), 100 μm (a, b, c´, d, e, g, j, j´, k, l´, m y n) y 50 μm (i´, n´ y o) dando una visión neurocomparativa filogenéticamente. La constancia evolutiva del sistema catecolaminérgico y serotoninérgico en el SNC han sido ampliamente investigados en numerosos estudios comparativos, con representantes de casi todos los grupos de vertebrados. Por tanto, las características comunes y diferentes de la organización de sistemas monoaminérgicos se han establecido entre los vertebrados, principalmente por medio de métodos inmunohistoquímicos, especialmente, en peces y anfibios (Corio et al., 1992; Smeets y González, 2000; Yamamoto et al., 2011; Lillesaar, 2011; López y González, 2014), permitiendo hacer una comparativa con todos los vertebrados estudiados. Por lo tanto, el análisis de la situación en peces pejelagartos tiene especial interés debido a la posición filogenética de este grupo de peces, destacado como grupo hermano de los peces teleósteos siendo posible inferir rasgos evolutivos conservados, modificados o perdidos dentro de la filogenia de peces, así como, entre el grupo de peces y vertebrados terrestres.
Consideraciones técnicas del trabajo: En primer lugar, la detección de la TH, siendo esta la primera y limitante enzima de síntesis de las catecolaminas, es una herramienta útil para la observación de todos los grupos de células y fibras CA en el encéfalo, no obstante, no permite realizar la discriminación entre los tres tipos de catecolaminas existentes. El uso de anticuerpos contra las CA (dopamina, noradrenalina o adrenalina) o la detección específica de las enzimas dopamina beta-hidroxilasa (DBH, que sintetiza noradrenalina) o feniletanolamina N-metiltransferasa (PNMT, que sintetiza adrenalina) sería necesario para la detección individual de cada neurotransmisor. Desafortunadamente, las reactividades cruzadas de los anticuerpos DBH y PNMT son muy limitadas entre especies (Smeets y Steinbusch, 1990). Debido a la disponibilidad limitada de Lepisosteus para la investigación y la falta de buenos resultados con los anticuerpos (comercialmente disponibles) se hizo inviable seguir esta línea de investigación. Sin embargo, si se han obtenido buenos resultados con el anticuerpo DA en estudios similares con otros grupos de peces (López y González, 2017), y con varias especies representativas de la mayoría de los grupos de vertebrados (Smeets y González, 2000). Por tanto, los estudios previos en vertebrados, particularmente, con los anfibios, peces pulmonados y teleósteos utilizando dichos anticuerpos, apoya fuertemente, que tanto en el prosencéfalo, como en el mesencéfalo todos los grupos celulares son dopaminérgicos; noradrenérgicos en el locus coeruleus, el área postrema y un subconjunto de neuronas del núcleo del tracto solitario, que contendría además células células dopaminérgicas y adrenérgicas (López y González, 2017). Otro problema técnico importante se refiere a la proteína TH detectada por la inmunohistoquímica. En vertebrados, existen dos genes de TH: TH1 y TH2. El gen TH2 parece haberse perdido en la evolución solo en mamíferos placentarios (Yamamoto et al., 2011; López y González, 2017). Actualmente se cree que la mayoría de los anticuerpos disponibles comercialmente contra TH están preparados contra epítopos de TH de mamífero, por lo que solo reconoce TH1 en vertebrados no mamíferos (Yamamoto et al., 2011). En nuestro estudio, los dos anticuerpos THm (monoclonal de Immunostar) y THr (policlonal de Merck-Millipore) produjeron el mismo patrón de tinción en el encéfalo de Lepisosteus, por lo que es muy probable que representen solo TH1, que se expresa en la gran mayoría de neuronas CA, como muestran estudios previos en otros peces (Yamamoto et al., 2011). Por tanto, se debe tener en cuenta que las células que contienen TH2 probablemente no fueron marcadas por los anticuerpos anti-TH utilizados en el presente trabajo. Finalmente, los grupos neuronales CA en el encéfalo de los mamíferos presentan posiciones con bastante estereotipia a lo largo del eje rostrocaudal. Actualmente, el modelo que se acepta se basa en los estudios de inmunohistoquímica que identificaron grupos de células CA, siendo de A1 a A17 caudorostralmente (Hötckel et al., 1984). Los grupos de neuronas CA son comparables y han sido aproximadamente identificados a través de la filogenia de los vertebrados, aunque los límites no siempre son claros, ni sus diferencias entre los grupos de vertebrados y otras especies (Smeets y González, 2000). A continuación, se intenta correlacionar las neuronas CA de las especies estudiadas de Lepisosteus con los grupos CA definidos para otros grupos de vertebrados, en cada caso; teniendo en cuenta que la comparación directa de las ubicaciones anatómicas puede no reflejar siempre homología o equivalencia funcional (Yamamoto et al., 2011; Puelles y Rubenstein, 2015).
Figura 7. Diagrama sagital del encéfalo de Lepisosteus con los grupos neuronales 5-HT-ir (arriba, en rojo) y TH-ir (abajo, en verde). Escala: 1000 μm.
1. Prosencéfalo
1.1 Telencéfalo: En el encéfalo de los peces lepisosteiformes las células TH-ir forman una gran población en los bulbos olfatorios; según otros estudios realizados en peces pulmonados, reptiles y anfibios, estas células son dopaminérgicas, y datos previos en nuestro grupo de investigación señalan que también son dopaminérgicas (Smeets y Steinbusch, 1990, López y González 2017). Comparativamente, la presencia de células DA en el bulbo olfatorio es una característica común compartida por todos los vertebrados (Smeets y González, 2000; Yamamoto et al., 2011) realizando numerosas conexiones locales, que desempeñan un papel clave en el procesamiento del olor y en la adaptación de la red bulbar a condiciones externas (López y González, 2017). Las células DA localizadas más rostralmente en el cerebro de la rata (grupo A16) corresponden a las células periglomerulares en el bulbo olfatorio (Yamamoto et al., 2011); siendo análogas a los resultados observados en este trabajo. Los bulbos olfatorios carecen de células 5-HT-ir en Lepisosteus y la mayoría de los peces (López y González, 2014) y parece ser una característica compartida en vertebrados, con la única excepción de los teleósteos marinos, como Micropogonias undulatus que posee células 5-HT-ir (López y González, 2015), y los Condrósteos como Acipenser baeri y Husu huso, que presentan células 5-HT-ir en los bulbos y en la pared medioventral del ventrículo telencefálico (Adrio et al., 1999). La ausencia de neuronas TH-ir y la presencia de fibras en el pallium de estos pejelagartos, también se observó en anfibios, y en general en reptiles, aves y en la mayoría de los peces con las excepciones de los peces pulmonados y los condríctios (Smeets y González, 2000; Yamamoto et al., 2011; Carrera et al., 2012); pero no en mamíferos (roedores) donde las células CA ubicadas en la corteza cerebral expresan TH postnatalmente, pero no en el adulto (López y González, 2017).Ventralmente, en el subpallium el grupo de células TH-ir en Vd es comparable al presente en diversos grupos de peces, entre ellos Condrictios, Agnatos u otras especies de Actinopterigios (Yamamoto et al., 2011; Carrera et al., 2012; Karoubi et al., 2016). Además, estos grupos neuronales se han identificado como células de DA en regiones homólogas al estriado de Sarcopterigios (López y González, 2014, 2017). Por otro lado, en el pallium y subpallium de Lepisosteus, también hay fibras de 5-HT-ir, principalmente, en la parte ventromedial y ventrocaudalmente; dicha inervación serotoninérgica es una característica conservada en todos los grupos de vertebrados estudiados (López y González, 2015). Más caudalmente, aparecen un conjunto de células TH-ir ubicadas ventromedialmente en el área preóptica siendo principalmente contactantes con el líquido cefalorraquídeo (LCR) que probablemente inervan la hipófisis como en otras especies (Fontaine et al., 2015). Esta población de células del área preóptica es dopaminérgica y representa uno de los grupos más conservados en vertebrados (Smeets y González, 2000; Yamamoto et al., 2011), y asociado a los efectos motivacionales del comportamiento social, en mamíferos especialmente (O’Connell y Hofmann, 2011). Siendo este grupo celular identificado como el A15, que en peces pulmonados representa un pequeño grupo neuronal que proyecta a la hipófisis; y en pejelagartos faltaría probarlo en estudios de trazado. El área preóptica en Lepisosteus presenta un grupo celular periventricular serotoninérgico, inmediatamente delante del receso preóptico, siendo similar en los peces pulmonados, Agnatos, Condrictios y Condrósteos; mientras que en los Teleósteos más evolucionados, las células de 5-HT-ir en el área preóptica no son constantes (Lillesaar, 2011), al igual que en anfibios, presente en anuros (López y González, 2015), pero no en urodelos (Corio et al., 1992). En contraste, el área preóptica de amniotas no presenta células 5-HT-ir (López y González, 2015).
1.2. Hipotálamo: El hipotálamo de Lepisosteus se puede dividir, siguiendo el modelo neuromérico, en las regiones alar y basal, como en los tetrápodos. Dentro de la parte alar del hipotálamo, la región paraventricular presenta inervación de TH. En contraste, con los peces pulmonados donde hay presencia de células DA y presentan el núcleo magnocelular que proporciona vasotocina y mesotocina a la hipófisis (López y González, 2017); siendo este análogo a las células ubicadas en el órgano vasculosum, como se define para algunos teleósteos y urodelos (Corio et al., 1992; López y González, 2017); mientras el núcleo magnocelular preóptico de teleósteos típicamente contiene algunas células DA-ir (Yamamoto et al., 2015; Karoubi et al., 2016). En Lepisosteus, como en peces pulmonados, teleósteos y anfibios, la mayoría de las células TH-ir están en el área subparaventricular que contiene el núcleo supraquiasmático (Kaslin y Panula, 2001), presentando una fuerte proyección a la hipófisis, que puede corresponder, al menos en parte, a la neuronas DA preóptico-hipofisarias del pez cebra (Fontaine et al., 2015); y que parece un rasgo conservado en Lepisosteus. A su vez, las células periventriculares rostrales del grupo A14, corresponden con este núcleo supraquiasmático. Por otro lado, la región basal del hipotálamo observada en estos pejelagartos con inervación TH-ir en la región hipotalámica tuberal, y un grupo celular en la regiones hipotalámicas retrotuberal y retromamilar. Se asemeja a otros estudios con peces pulmonados, donde dicha población de células DA-ir aparecía en la región tuberal, la región mamilar y el núcleo del órgano periventricular (NPv) (López et al., 2013). Este NPv corresponde al órgano relativo en el «hipotálamo dorsal e infundibular» llamado órgano paraventricular (PVO) (López y González, 2017). Las neuronas retrotuberales TH-ir de Lepisosteus, son similares a las DA-ir retrotuberales en el pez cebra que proyectan principalmente al hipotálamo y la médula espinal (López y González, 2017).
Básicamente, el grupo celular DA-ir encontrado en el PVO está constituido por neuronas con procesos contactantes con el LCR coincidente con las células 5-HT-ir de este órgano circunventricular (López y González, 2015). No obstante, al igual que en los teleósteos, anfibios y aves, esas células no estaban marcadas con los anticuerpos que detectan TH1 (Yamamoto et al., 2015). Como posible explicación, a estas coincidencias, recientemente los datos apoyan que las células PVO son sintetizadores de DA que usan TH2 como primera enzima (Yamamoto et al., 2011); lo que explicaría las observaciones en Lepisosteus de TH – 5-HT en PVO (ver Resultados). Esta situación parece ser compartida por todos los vertebrados con la única excepción de los mamíferos placentarios, que han perdido el gen TH2 y carecen de células que contacten con el LCR (Yamamoto et al., 2011). En estudios en peces pulmonados se sugiere que tanto la DA como la 5-HT podrían coexpresarse en células PVO, de común acuerdo con datos recientes en teleósteos, anfibios y aves, en los cuales fue demostrado que muchas células que contactan con el LCR coexpresan TH2 y triptófano hidroxilasa 1 (TPH1) y contiene tanto DA como 5-HT, reforzando la idea de que esta característica se hereda de un antecesor común de los Osteíctios (Yamamoto et al., 2011). En los pejelagartos se observan células 5-HT-ir en PVO con características similares a las células serotoninérgicas en el receso del hipotálamo lateral de todos los grupos de peces analizados y anfibios (Lillesaar, 2011). En anfibios, el grupo de neuronas del PVO que contactan con LCR se describen en el núcleo recessus lateralis, órgano periventricular y núcleo recesivo posterior, comparado fácilmente con la banda continua de células 5-HT-ir observadas en peces pulmonados (López y González, 2015) y lepisosteiformes (ver Resultados); así como se han descrito en la mayoría de los reptiles estudiados (Smeets y Steinbusch, 1990). Se observaron excepciones en el camaleón, que carecían de neuronas serotoninérgicas en el hipotálamo; y el cocodrilo (pariente vivo más cercano al grupo de las aves), sin células 5-HT-ir comparables. En aves, las células hipotalámicas de 5-HT-ir en el PVO no se han descrito en codorniz, ni en pollo y se han descrito en paloma. Con la excepción de monotremas, no se han observado células hipotalámicas de 5-HT-ir descritas en mamíferos; lo que filogenéticamente apuntaría, a una antigua presencia de estas células en el hipotálamo de anamniotas, que se conservó a través de reptiles (con excepciones), variablemente conservadas en saurópsidos, y perdido en mamíferos (López y González, 2015). Además, las principales implicaciones funcionales estudiadas en las células serotoninérgicas en peces se han relacionado con el control de las funciones hipofisarias (Lillesaar, 2011). Sin embargo, la distribución particularmente amplia de las prolongaciones del PVO de estos pejelagartos, podría alcanzar regiones rostrales como la habénula y el tálamo sugiriendo que estas células pueden influir en las funciones en el prosencéfalo, como ocurrió con peces pulmonados (López y González, 2015); habría que probarlo con estudios de trazado neuronal. Por último, los grupos de células TH-ir más caudales en el hipotálamo basal se encuentran en las regiones identificadas como la región retromamilar (Puelles y Rubenstein, 2015), detectadas en Lepisosteus siendo la mayor parte de células contactantes con el LCR sugiriendo que son claramente distintas del PVO, y que usarían la enzima TH1 (ver Resultados); como en aves y mamíferos las células DA-ir en la región retromamilar y, en menor medida en las regiones mamilares (Puelles y Rubenstein, 2015).
1.3. Diencéfalo: En la placa alar, el grupo celular TH-ir del pretálamo (p3) en Lepisosteus es comparable a las células DA-ir del tálamo ventral encontradas en teleósteos (Smeets y González, 2000; Yamamoto et al., 2011; Karoubi et al., 2016) siendo este grupo denominado el núcleo de la zona incerta en peces pulmonados, anfibios y mamíferos (López y González, 2017). Se demostró que estas células presentaban proyecciones descendentes a la médula espinal en anfibios (Sánchez-Camacho et al., 2002). En larvas del pez cebra, el sistema diencefálico proporciona la única inervación DA del rombencéfalo y la médula espinal, por ello se ha relacionado con la modulación de la locomoción y procesos sensoriales (López y González, 2017). A falta de estudios de trazado de dichas proyecciones descendentes, se podría inferir que este rasgo podría estar conservado en estos peces lepisosteiformes. El grupo A13 se relaciona con el grupo pretalámico ya que es un grupo neuronal DA correspondiente a la zona incerta. En la placa basal del prosómero 3 se observó una población de células TH-ir en el tubérculo posterior en los pejelagartos estudiados, así como, también se ha observado en el resto de peces Actinopterigios (Yamamoto et al., 2011; Karoubi et al., 2016). A su vez, el grupo DA-ir del tubérculo posterior que presenta proyecciones al subpallium telencefálico permite una comparación con el área tegmental ventral o substantia nigra de amniotas, siendo esta una idea apoyada principalmente por la ausencia total de células DA-ir en el mesencéfalo de Actinopterigios (Yamamoto et al., 2011; y resultados actuales). Sin embargo, esta comparación ha sido cuestionada con los patrones de desarrollo de la expresión génica y un análisis detallado de las proyecciones de una sola neurona (Yamamoto et al., 2011). Funcionalmente, a pesar de las diferentes ubicaciones de las neuronas DA-ir en el tubérculo posterior analizadas en el pez cebra, sus proyecciones ascendentes al subpallium/estriado y su fenotipo transmisor glutamatérgico, las relaciona con respuestas similares al cuerpo estriado del sistema nigroestriatal en mamíferos (Filippi et al., 2014). Además, se sugirió que las proyecciones DA del tubérculo posterior al estriado en lampreas se organizan y funcionan de manera similar a los circuitos nigroestriatales de mamíferos (López y González, 2017). Por lo cual, parece un sistema preservado en la evolución incluyendo a los lepisosteiformes. Por otro lado, la epífisis, dorsal al epitálamo presenta numerosas neuronas serotoninérgicas en toda su forma tubular; siendo esta característica compartida por todos los vertebrados, ya que la serotonina de estas células representa el precursor de la melatonina, que se secreta y participa en la regulación de los ritmos circadianos (López y González, 2015). Además, algunas de las células 5-HT-ir en la base del tallo pineal pertenecen a las poblaciones de contacto con el LCR serotoninérgico en peces pulmonados, junto con el hipotálamo y el área preóptica. Los mecanismos fisiológicos que vinculan el LCR con estas neuronas son desconocidos aunque puede regular diferentes funciones tomando 5-HT del LCR, o secretando 5-HT a él (López y González, 2015). En la placa alar de p2, el grupo habenular y tálamico no presentan neuronas TH-ir, pero si inervación de TH y 5-HT. Finalmente, en la placa alar del prosómero 1 destaca un grupo pretectal TH-ir (ver Resultados); también descrito en peces pulmonados y anfibios (Morona et al., 2013). En esos estudios las células proporcionan inervación al techo óptico y pueden jugar un papel en la modulación de la información visual a nivel retino-tectal (Sánchez-Camacho et al., 2002); siendo coherente con estos pejelagartos depredadores y con gran agudeza visual. Otros estudios, han demostrado que este grupo celular DA se encuentra constante en peces pulmonados (López y González, 2017), anfibios (Smeets y González, 2000), teleósteos (Yamamoto et al., 2011; con excepciones en la anguila y guardiamarina), y la mayoría de amniotas, excepto los mamíferos (Smeets y González, 2000). Dado que estas células están ausentes en peces cartilaginosos y lampreas, es probable que la población neuronal DA pretectal sea un rasgo ancestral de Osteíctios (Smeets y González, 2000). Por otro lado, las células serotoninérgicas presentes en el área pretectal de los lepisosteiformes, se caracterizan como un rasgo primitivo y conservado en todos los grupos de peces (Kaslin y Panula, 2001; Lillesaar, 2011), con la excepción de los teleósteos Solea senegalensis (Rodríguez-Gómez et al., 2000) y dos especies de Condrósteos (Acipenser baeri y Huso huso; Adrio et al., 1999). Los tetrápodos habrían perdido el grupo pretectal serotoninérgico, principalmente en mamíferos, donde la inervación del colículo superior surge de los núcleos del rafe; y con la única excepción desconcertante del cocodrilo del Nilo (López y González, 2015).
2. Mesencéfalo: En la región alar, la inervación en el techo óptico y el torus semicircularis de TH y 5-HT también están presentes en el resto de peces (López y González, 2017). No obstante, la distribución de las fibras de 5-HT-ir en capas en Lepisosteus, coincide con la del pez pulmonado en no presentar fibras en las capas superficiales, que reciben las fibras ópticas de la retina (López y González, 2015); así mismo, la distribución de las fibras en las capas multimodales más profundas del techo óptico está compartida en otros peces, principalmente en teleósteos (Kaslin y Panula, 2001). Debido a que en la mayoría de las especies no hay células de 5-HT-ir en el techo óptico, se supuso que esta inervación provenía principalmente del grupo pretectal (como ya se comentó) o de los núcleos del rafe. Sin embargo, la presencia de células 5-HT-ir en el techo óptico de peces pulmonados, en contraste con Lepisosteus, no debe ser considerado como un rasgo exclusivo de este grupo de peces, porque se han encontrado también células 5-HT-ir en algunos teleósteos y elasmobranquios (López y González, 2015). Por otro lado, en la región basal del mesencéfalo se observa inervación en Lepisosteus, en contraste con los peces pulmonados que presentan un grupo de células DA-ir conspicuo en el tegmento mesencefálico (López y González, 2017), siendo este grupo fácilmente comparable al área tegmental ventral/substantia nigra pars compacta de amniotas (Smeets y González, 2000). No obstante, el grupo considerado «mesencefálico» generalmente compuesto por grupos de células DA-ir no se limitan al mesencéfalo, ya que se extienden rostralmente a los territorios diencefálicos ventrales en los vertebrados (Smeets y González, 2000; López y González, 2017). Las células DA-ir con extensión en el tegmento diencefálico también se encontraron en peces cartilaginosos con dos poblaciones diferentes; por el contrario, no hay células DA-ir en teleósteos o en lampreas (López y González, 2017).
3. Rombencéfalo: La placa basal presentaba inervación TH-ir rodeando al núcleo interpeduncular y a su neuropilo, siendo esta inervación mantenida en todos los vertebrados estudiados (López y González, 2017). En el rombómero 1 (r1) destaca la gran densidad de fibras TH-ir en la gris centralis de Lepisosteus, donde sorprendentemente no se observa un grupo neuronal TH-ir, conocido como el locus coeruleus que está ausente en estos peces, al igual que en alguna especie de lampreas (Barreiro-Iglesias et al., 2010). En el resto de vertebrados el grupo neuronal locus coeruleus presenta neuronas TH-ir y se identificó como un grupo noradrenérgico en Condrictios (Carrera et al., 2012), peces pulmonados (López y González, 2017) y anfibios (López et al., 2012). Este grupo de células CA es uno de los grupos más conservados en vertebrados (Smeets y González, 2000). Por ello, la ausencia en los peces lepisosteiformes y algunas lampreas apuntan a una característica específica primitiva de estos peces. Más caudalmente, el núcleo del tracto solitario con dos subpoblaciones de células TH-ir en Lepisosteus coincide con las observaciones de este núcleo y del área postrema presentando células dopaminérgicas y adrenérgicas en anfibios, peces pulmonados y teleósteos (López y González, 2017). En este caso los mamíferos, presentan un grupo celular del área tegmental ventrolateral (A1) y otro grupo neuronal dorsomedial en el núcleo del tracto solitario/área postrema (A2), relacionándose ambos con la presencia de adrenalina y noradrenalina, distinguiéndose respectivamente, y ejercen control local en el sistema circulatorio y respiratorio. Estas poblaciones de neuronas mixtas están muy conservadas en vertebrados y probablemente inducen respuestas celulares similares en una amplia gama de especies; donde se podría incluir a los pejelagartos. En Lepisosteus, peces pulmonados, lampreas y anfibios, la migración celular es bastante limitada y solo el núcleo del tracto solitario CA podría ser comparable a los grupos A1/A2 de mamíferos (López y González, 2017). La 5-HT presenta células en una población muy constante, a través de todos los grupos de vertebrados formando la conocida columna de los núcleos del rafe. En la mayoría de los peces se describieron numerosos subnúcleos de rafe, desde más de 20 en lampreas a cuatro grupos principales en el pez cebra (Kaslin y Panula, 2001). Se ha demostrado recientemente que tanto en teleósteos, como mamíferos hay una serie de subsistemas 5-HT-ir distintos dentro de los núcleos de rafe con programación genética y funciones únicas (Lillesaar, 2011). En este caso, la organización distinta de la columna de rafe encontrada en Lepisosteus se parece en gran parte a la de anfibios urodelos (Corio et al., 1992) y peces pulmonados (López González, 2015). Aunque los grupos de la columna del rafe no podían distinguirse, la morfología de las células y su disposición en la región ventromedial del rombencéfalo, permitieron realizar tres subdivisiones rostrocaudales de esta columna continua. El grupo celular del rafe superior, en los peces lepisosteiformes se extiende a través del istmo (r0) y hacia el rombómero 2 (r2); como en peces pulmonados (López González, 2015). Este rafe superior de la columna sería comparable a las células 5-HT descritas en el núcleo interpeduncular en otros peces (López y González, 2015). En el rombómero (r4) se observa la columna del rafe en posición cada vez más ventromedial, siendo denominada está región rafe medio en este estudio para distinguirlo de la región más caudal (rafe inferior), quedando separado del ventrículo, y continuando hasta más allá del obex en la médula espinal, conservado en todos los grupos de vertebrados estudiados (López y González, 2015).
4. Médula espinal: En la médula espinal se observan células TH-ir con procesos contactantes con el canal central; siendo esta columna continua presente en Lepisosteus (ver Resultados), anfibios, lampreas, elasmobranquios, peces pulmonados y algunos teleósteos (López y González, 2017), pero no están presentes en pez cebra o amniotas (Smeets y González, 2000; López y González, 2017). Además, con una inervación ampliamente extendida en estos pejelagartos, siendo el patrón de inervación de CA de la médula espinal preservado en peces pulmonados, anfibios, y urodelos (Sanchez-Camacho et al., 2002). Esta distribución CA de células con prolongaciones descendentes sugieren que la inervación CA es importante y puede llegar a la médula espinal desde el prosencéfalo (López y González, 2017). La médula espinal de los peces lepisosteiformes es rica en fibras de 5-HT y presentan una población de células en toda su longitud; surgiendo estas fibras serotoninérgicas posiblemente del rafe inferior, no se ha demostrado todavía en los gars; también dicha inervación aparece destacada en la mayoría de los peces estudiados (Adrio et al., 1999; Carrera et al., 2008; Lillesaar 2011). A diferencia de los mamíferos, que carecen de células 5-HT-ir espinales; si se han observado en otras especies representativas de tetrápodos, lo que sugiere una característica compartida de los sistemas 5-HT en vertebrados, solo perdidos en mamíferos (López y González, 2015).
5. Retina: En el presente estudio se demostró la presencia de células amacrinas TH-ir y la 5-HT-ir en la INL de la retina, donde probablemente actúa para aumentar la discriminación de las señales sensoriales, como ocurría en el bulbo olfatorio. Las células amacrinas DA-ir en la retina son comunes a todos los vertebrados estudiados, y su densidad es baja en todos los casos (Smeets y González, 2000). La ubicación y la morfología de estas neuronas indican que constituyen un subconjunto de células amacrinas con un patrón que se encuentra en otros vertebrados, particularmente en anfibios y peces pulmonados (López y González, 2017). En la clasificación de los grupos de células CA, corresponde con el grupo A17 de células TH-ir de la INL de la retina; siendo las características de este grupo celular muy preservadas y similares a los observadas en todos los vertebrados (Morona et al., 2013). Finalmente, se observaron células 5-HT-ir en la INL de la retina, siendo destacadas por su morfología, localización y diversidad que en gran medida concuerdan con las células retinianas descritas en la mayoría de los vertebrados (López y González, 2015), con la excepción en anfibios, con una mayor inervación y la gran población de neuronas bipolares 5-HT-ir en la INL en la Rana pipiens, con estudios de trazado retrógrado que demostraron que las células ganglionares 5-HT-ir proyectaban al techo óptico (Liu y Debski, 1995).
Conclusiones:
Este trabajo es el primer estudio neuroanatómico completo de las estructuras catecolaminérgicas y serotoninérgicas en el encéfalo de los peces lepisosteiformes. El análisis comparativo del sistema CA entre los pejelagartos y el resto de vertebrados, muestra grupos celulares y fibras conservados en el prosencéfalo, concretamente, en el telencéfalo (bulbo olfatorio y área preóptica); rombencéfalo (núcleo del tracto solitario), médula espinal y retina. Más variables en las regiones hipotalámicas, diencefálicas, respecto del resto de vertebrados, aunque no tanto con respecto a otros grupos de peces (López y González, 2017). Preservando los grupos catecolaminérgicos A1, A2, A13, A14, A15, A16, y A17. Por otro lado, el análisis comparativo de la serotonina entre los pejelagartos y el resto de los vertebrados destaca por los numerosos rasgos comunes compartidos con la mayor parte de los grupos de peces, que incluyen una amplia inervación, que surgen de las células en el prosencéfalo (área preóptica, hipotalámica y grupos pretectales) y rombencéfalo (columna rafe); así mismo preservado en la mayoría de vertebrados estudiados, especialmente en la columna del rafe, la glándula pineal y la retina (López y González, 2015). Esta organización apoya la hipótesis del origen ancestral de algunos núcleos de 5-HT todavía discutidos, como el área preóptica o el área pretectal. Por último, este estudio comparativo con la bibliografía actual, muestra que los peces lepisosteiformes presentan sistemas monoaminérgicos conservados filogenéticamente, y comparativamente similares, en general, a los que presentan el resto de peces, y la mayoría de los vertebrados.
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ANEXO:
Abreviaturas: ac, comisura anterior; aCb, aurícula del cerebelo; Cb, cerebelo; cc, canal central; cCb, cuerpo del cerebelo; DC, zona central del área telencefálica dorsal; Dd, zona dorsal del área telencefálica dorsal; DF, funículo dorsal; dh, asta dorsal; Dl, zona lateral del área telencefálica dorsal; Dld, zona dorsolateral del área telencefálica dorsal; Dm, zona medial del área telencefálica dorsal; Dlv, zona ventrolateral del área telencefálica dorsal; E, epífisis; em, eminencia media; flm, fascículo longitudinal medial; fr, fascículo retroflexo; gc, gris centralis; GCL, capa de células ganglionares de la retina; gl, capa glomerular del bulbo olfatorio; Hb, habénula; Hyp, hipófisis; igl, capa granular interna del bulbo olfativo; III, tercer ventrículo; inf, infundíbulo; INL, capa nuclear interna de la retina; Ip, núcleo interpeduncular; IPL, capa plexiforme interna de la retina; Ipn, neuropilo interpeduncular; Is, zona incerta; IV, cuarto ventrículo; IXm, núcleo motor glosofaríngeo; LDT, área tegmental laterodorsal; LF, funículo lateral; Lih, lóbulo hipotalámico inferior; L.o., Lepisosteus oculatus; L.p., Lepisosteus platyrhincus; lr, receso hipotalámico lateral; M, región hipotalámica mamilar; MC, Células de Mauthner; Med, médula espinal; MCa, axones de las células de Mauthner; mv, ventrículo mesencefálico; nII, nervio óptico; Nsol, núcleo del tracto solitario; nV, nervio trigémino; ob, bulbo olfatorio; oc, quiasma óptico; ONL, capa nuclear externa de la retina OPL, capa plexiforme externa de la retina; ot, tracto óptico; OT, techo óptico; p1-p3, prosómeros; Pa, área hipotalámica paraventricular; pc, comisura posterior; POA, área preóptica; PT, pretecho; PTh, pretálamo; PVO, órgano paraventricular; r0-r8, rombómeros; Rai, núcleo del rafe inferior; Ram, núcleo del rafe medio; Ras, núcleo del rafe superior; Rhom, rombencéfalo; Ri, núcleo reticular inferior; RM área hipotalámica retromamilar; RTu, área hipotalámica retrotuberal; sac, estrato álbum centralis; SC, núcleo supraquiasmático; SCc, nucleo supraquiasmático caudal; sco, órgano subcomisural; sfgs, estrato fibroso y gris superficial del mesencéfalo; sg, capa granular del cerebelo; sgc, sustancia gris compacta; sm, capa molecular del cerebelo; so, estrato óptico del techo mesencefálico; sol, tracto solitario; Spa, área hipotalámica subparaventricular; spv, capa periventricular del tectum mesencefálico; Tegm, área tegmental mesencefálica; Tel, telencéfalo; Th, tálamo; Tl, torus longitudinalis; Tor, torus semicircularis; TP, núcleo del tubérculo posterior; Tu, región hipotalámica tuberal; Vd, parte dorsal del área telencefálica ventral; VF, funículo ventral; vh, asta ventral; VI, núcleo abducens; VIIm, núcleo motor del nervio facial; VIIIa, área octavolateral anterior; VIIIi, área octavolateral intermedia; VL, zona lateral del área telencefálica ventral; Vm, núcleo motor del nervio trigémino; Vp, núcleo posterior del área telencefálica ventral; V, ventrículo; Vv, zona ventral del área telencefálica ventral; Xm, núcleo motor del nervio vago.
Vuestra divulgadora científica con mis cuentas de Ammu Neuroscience and Biology. Artículo de Ana María Morón Usero.Podéis leer más en este glosario de biología.
Gracias por leer. Que la ciencia y la fuerza os acompañe.
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