Neuronal Regeneration and Degeneration in Postnatal Mice: Mechanisms and Subtype-Specific Responses

Les lesions dels nervis perifèrics durant les primeres etapes del desenvolupament postnatal activen mecanismes de degeneració i regeneració neuronal que difereixen profundament dels observats en l’edat adulta. Aquesta tesi doctoral investiga la capacitat regenerativa de motoneurones i neurones sensorials després d’una lesió de nervi perifèric en ratolí a diferents etapes postnatals (P4, P10 i P30). Es planteja la hipòtesi que, durant les etapes juvenils primerenques, les neurones motores i sensorials presenten una major capacitat regenerativa i una reinervació més selectiva dels òrgans diana, degut a l’activació de programes genètics intrínsecs de creixement diferenciats. L’estudi s’estructura en tres capítols experimentals complementaris. El Capítol 1 analitza la supervivència i la capacitat regenerativa de les motoneurones després d’una lesió per aixafament del nervi ciàtic en ratolins ChAT-Cre/Ai9, combinant anàlisi del translatoma específic de motoneurones mitjançant ChAT-Cre/RiboTag i l’avaluació de la degeneració Walleriana en diferents etapes del desenvolupament. El Capítol 2 es centra en les neurones sensorials, utilitzant ratolins PV-Cre/Ai9 i TrpV1-Cre/Ai9 per estudiar de manera independent les poblacions propioceptives i nociceptives, incloent-hi anàlisis transcriptòmiques dels ganglis de l’arrel dorsal i assajos in vitro de lesió condicionant. El Capítol 3 examina la regeneració específica cap a la branca muscular o cutània després d’una lesió i reparació del nervi femoral mitjançant traçadors retrògrads. Els resultats mostren que la lesió a P4 provoca una mort significativa de motoneurones (~50%), mentre que a P10 i P30 la pèrdua neuronal és mínima. Tanmateix, quan la regeneració es normalitza en funció de la supervivència neuronal, els animals lesionats a P4 presenten la major capacitat regenerativa axonal, amb una regeneració completa de les neurones supervivents. L’anàlisi del translatoma revela una activació robusta de gens associats a la regeneració (RAGs) en animals P30, incloent Atf3, Gap43 i Ngfr. En canvi, les motoneurones P4 mostren una activació mínima d’aquests gens, suggerint que les neurones immadures mantenen un estat intrínsec de creixement que permet la regeneració sense necessitat de reprogramació transcripcional. El període P10 representa un estadi transicional amb una activació parcial dels RAGs i una capacitat regenerativa reduïda. Pel que fa a les neurones sensorials, els axons propioceptius assoleixen una regeneració completa a P30, mentre que a P4 i P10 aquesta és menor. En contrast, les neurones nociceptives presenten una regeneració del 100% als 14 dies post-lesió en totes les edats estudiades. L’anàlisi d’enriquiment de conjunts gènics dels ganglis de l’arrel dorsal mostra una activació significativa dels RAGs només en animals P30, mentre que en P4 i P10 no s’observen programes regeneratius regulats a l’alça respecte als controls de la mateixa edat. L’anàlisi de regeneració específica de branca indica que les motoneurones lesionades a P10 regeneren preferentment cap a la branca motora en comparació amb adults, mentre que les neurones sensorials no propioceptives no mostren diferències clares dependents de l’edat. En conjunt, aquesta tesi demostra que la capacitat regenerativa neuronal en etapes postnatals primerenques està determinada principalment per l’estat intrínsec de creixement de les neurones, més que no pas pels factors extrínsecs de l’entorn de la degeneració Walleriana. L’absència d’una activació robusta de RAGs a P4 malgrat una regeneració eficient suggereix que la competència de creixement constitutiva de les neurones es reprimeix progressivament amb la maduració.