lSeamos realistas, las características en la parte frontal de un cráneo son importantes para las tareas cotidianas como comer y ser reconocible para los demás. Una combinación de genes y señales ambientales dirigen la actividad de los progenitores craneofaciales, células de la cresta neural (NCC), a través de varias vías de señalización para producir las estructuras únicas del rostro.¹ Sin embargo, si bien los investigadores saben que los factores ambientales influyen en el desarrollo de los rasgos faciales, no se comprende bien cómo lo hacen estos factores estresantes.

«Es un sistema muy complejo», dijo Andréi Chagin, biólogo celular de la Universidad de Gotemburgo que estudia cómo se forma el esqueleto facial. «Todos los huesos tienen una forma muy diferente y muy específica», explicó. Él y su grupo demostraron en una publicación en Naturaleza que una vía de detección de nutrientes influye en el NCC en desarrollo.² Explorar el mecanismo del desarrollo facial puede ayudar a los científicos a comprender los factores que conducen a trastornos congénitos que afectan la cara.

Para explorar esta cuestión, Chagin y su equipo secuenciaron material facial embrionario humano para buscar elementos potenciadores activos. Identificaron el objetivo mecanicista de la vía del complejo 1 de rapamicina (mTORC1) como un sistema muy utilizado. Luego, los investigadores desarrollaron un modelo de ratón mutante condicional con un represor mTORC1 aguas arriba eliminado, lo que les permitió activar mTORC1 en el día embrionario 8.5 (E8.5) en NCC.

Utilizando una microtomografía computarizada 3D, el equipo demostró que los animales knockout (KO) tenían rasgos craneofaciales agrandados y un cartílago nasal más grueso en E17.5. Sin embargo, demostraron que en E12.5, cuando el forma definitiva Se fija el rostro, se mantiene la arquitectura general de las estructuras, aunque los rasgos parecen más gruesos.³

Para estudiar cómo la señalización de mTORC1 influyó en el desarrollo facial después de la formación inicial de los rasgos, los investigadores activaron mTORC1 en células progenitoras de cartílago en los modelos de ratones KO en E12.5 y observaron pequeños aumentos en el tamaño de las células cinco días después. Sin embargo, la eliminación de la señalización de mTORC1 en estas células en E12.5 alargó la región nasal en E17.5.

«Resulta que mTOR realmente no cambia la forma, pero está modulando la forma de [the face]”, dijo Chagin.

Dado que los aminoácidos regulan la actividad de mTORC1, los investigadores alimentaron a ratones preñados con dietas bajas o altas en proteínas a partir de E6.5. Descubrieron que las dietas bajas en proteínas reducían el tamaño general del área de la nariz y las mandíbulas en ratones en desarrollo, mientras que los animales expuestos a niveles altos de proteínas desarrollaron cartílagos nasales más gruesos y cartílagos más cortos en la mandíbula.

Juan Eberhart, biólogo del desarrollo de la Universidad de Texas en Austin que no participó en el estudio, pensó que el impacto de la nutrición en la señalización de mTORC1 y el desarrollo craneofacial era interesante, pero advirtió sobre la interpretación excesiva de los hallazgos. «Es importante tener en cuenta que, si bien se ven efectos, son pequeños», dijo. «Esto no es algo que deba interpretarse como que es necesario tener una dieta alta en proteínas».

Chagin añadió que la vía es probablemente un mecanismo de adaptación a entornos cambiantes. “Básicamente funciona como un interruptor que puede indicar [the] célula, ‘Está bien, tenemos mucha nutrición, podemos crecer’ o ‘no tenemos[t] mucha nutrición, deberíamos quedarnos callados’”, explicó Chagin.

A continuación, le gustaría investigar los factores con los que interactúa mTORC1 para modular los efectos observados. «Estos datos sugieren que existe una interacción entre los factores ambientales y la genética», dijo Chagin. «Sabemos muy poco sobre el mecanismo, la combinación de genética y medio ambiente, por lo que explorar esta dirección también sería muy importante».

Referencias

1. Kaucka M, Adameyko I. Evolución y desarrollo del cráneo cartilaginoso: de una lanceta a un rostro humano. Semin Cell Dev Biol. 2019;91:2-12
2. Xie M, et al.. El nivel de proteína en la dieta materna murina modula la apariencia facial de la descendencia a través de la señalización mTORC1. Naturaleza Comunitaria. 2024;15:2367
3. Kaucka M, et al. La dinámica celular clonal orientada permite un crecimiento y una configuración precisos del cartílago de los vertebrados. eVida. 2017;6:e25902