Una nueva teoría sobre el origen de la hipófisis ayuda a comprender los trastornos hormonales

• Un estudio del Instituto Weizmann desafía las teorías sobre el origen embrionario de la glándula pituitaria.
• Los hallazgos sugieren que algunas células del lóbulo frontal provienen del ectodermo neural, no solo del oral.
• La investigación podría arrojar luz sobre trastornos hormonales, como la deficiencia de la hormona del crecimiento.

Lo esencial: una investigación dirigida por el profesor Gil Levkowitz en el Instituto Weizmann desafió un dogma científico de 200 años sobre el origen embrionario de la glándula pituitaria. Utilizando técnicas avanzadas de rastreo genético en embriones de pez cebra y colaborando con el Instituto Francis Crick, descubrió que las células del lóbulo frontal tienen un origen neural, lo que contradice la idea de que ambas partes de la hipófisis se desarrollan por separado. Este hallazgo puede ayudar a comprender mejor el desarrollo celular y los trastornos asociados a la hipófisis.

Por qué importa: comprender los orígenes y la composición celular de la hipófisis es crucial para desarrollar tratamientos contra enfermedades como el cáncer y la deficiencia congénita de hormonas.

*Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.

Una observación inesperada ha llevado a los investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias a cuestionar una doctrina de hace 200 años sobre el origen embrionario de la glándula pituitaria.

Situado en la base del cerebro, este órgano del tamaño de un guisante o arveja, también conocido como hipófisis, desempeña un papel central en el mantenimiento del metabolismo corporal. Al estar en contacto con el cerebro y la sangre, se puede describir como el centro de control del sistema endocrino, que libera hormonas en el torrente sanguíneo.

Los hallazgos del nuevo estudio, realizados en el laboratorio del profesor Gil Levkowitz, pueden mejorar nuestra comprensión de la interacción entre las diferentes células de la pituitaria y arrojar nueva luz sobre los trastornos de la glándula.

La estructura de la pituitaria, que contiene dos lóbulos separados que cumplen diferentes funciones fisiológicas, se ha conservado en gran medida a lo largo de la evolución, lo que significa que las glándulas pituitarias de los peces, los ratones y los humanos son en gran medida similares. Durante muchos años, los investigadores se interesaron mucho por una pregunta fundamental: ¿de dónde se originan los dos lóbulos durante el desarrollo embrionario?

El embrión temprano consta de tres capas celulares primarias, de las cuales surgen finalmente todo el cuerpo: el endodermo, el mesodermo y el ectodermo. Hasta ahora, la opinión generalmente aceptada era que las células que componen cada uno de los dos lóbulos de la hipófisis se originaron a partir de subdivisiones embrionarias separadas del ectodermo.

Se pensaba que el lóbulo frontal o anterior, que libera seis hormonas principales, incluidas las hormonas estimulantes de la tiroides y del crecimiento, se originaba únicamente de la capa de tejido exterior del embrión temprano, el ectodermo oral. Se pensaba que el lóbulo posterior, que libera dos hormonas principales derivadas del cerebro (la oxitocina y la vasopresina) se originaba del ectodermo neural. Esta subdivisión fue introducida por primera vez en 1838 por Martin H. Rathke, un embriólogo alemán pionero, y recibió el apoyo de estudios posteriores.

Pero cuando la estudiante de doctorado Qiyu Chen decidió revisar la teoría de Rathke sobre el origen de la hipófisis, notó algo contrario a lo esperado. Aprovechando nuevas metodologías genéticas y de imagenología, Chen pudo etiquetar varias células en el tejido ectodérmico de un embrión de pez cebra y rastrear visualmente lo que sucedió.

En línea con el dogma predominante, esperaba que el lóbulo frontal de la hipófisis del pez contuviera solo células con etiquetas genéticas del ectodermo oral del embrión temprano, y el lóbulo posterior, del ectodermo neural del embrión. En cambio, descubrió que algunas de las células del lóbulo frontal eran descendientes del ectodermo neural del embrión.

“Este hallazgo contradecía la idea de que las dos partes de la glándula pituitaria tienen orígenes completamente separados”, dice Levkowitz. “Había indicios en investigaciones realizadas por otros científicos de que estos orígenes podrían ser mixtos, pero antes de nuestro estudio, nadie había presentado la prueba irrefutable”.

La prueba irrefutable proporcionada por el equipo de Levkowitz consistía en células pertenecientes a un tipo específico que se iluminaban en el lóbulo pituitario “equivocado”. Los investigadores pudieron revelarlas combinando los estudios de rastreo genético de Chen con la transcriptómica de células individuales, una técnica avanzada que aplicaron en colaboración con el laboratorio del profesor Ido Amit. De este modo, los científicos pudieron desentrañar la composición molecular precisa de las células individuales y seguir su desarrollo.

Luego se enteraron de que se había realizado un hallazgo similar sobre el origen mixto de las células del lóbulo pituitario en ratones en el Instituto Francis Crick de Londres. La investigadora principal, la Dra. Karine Rizzoti, estaba etiquetando células en el ectodermo neural de embriones de ratones. Cuando más tarde descubrió que las progenies de algunas de esas células se detectan en el lóbulo frontal de la pituitaria del ratón, inicialmente se mostró escéptica ante sus resultados.

“Le compartimos que habíamos hecho observaciones similares utilizando peces”, dice Levkowitz, quien invitó a Rizzoti a colaborar con su equipo en este proyecto. “Decidimos unir fuerzas para presentar un caso más sólido, con dos especies”, explica.

Al identificar las firmas moleculares exactas de los principales tipos de células en la pituitaria, el proyecto también condujo a un hallazgo adicional: una comunicación cruzada previamente desconocida entre diferentes células. Los investigadores descubrieron que ciertas células en el lóbulo posterior, llamadas pituicitos, influyen en el desarrollo de células productoras de hormonas en el lóbulo frontal. Se sabía que los pituicitos, un subtipo de la astroglia, facilitaban la liberación de oxitocina y vasopresina.desde el lóbulo posterior de la hipófisis. “Nuestro hallazgo fue una sorpresa: además de su función previamente conocida, los pituicitos desempeñan un papel en el desarrollo de la hipófisis frontal”, dice Chen.

“Sabemos mucho sobre la anatomía de la glándula pituitaria, pero todavía queda mucho por aprender sobre su composición genética”, afirma Levkowitz. “Comprender esta composición en diferentes células, cómo se produce en el desarrollo embrionario temprano y cómo los diferentes tipos de células se afectan entre sí, puede ayudarnos a averiguar qué falla en diversas enfermedades que afectan a la pituitaria, como el cáncer y ciertas enfermedades infantiles, como la deficiencia congénita de la hormona del crecimiento. De hecho, esta última deficiencia se produce debido a mutaciones en un gen que afecta la decisión de las células ectodérmicas embrionarias tempranas de convertirse en células productoras de hormonas del lóbulo frontal de la pituitaria”.

Levkowitz señala que, en gran medida, el dogma sobre el origen separado de los dos lóbulos de la hipófisis sigue siendo correcto. “Sin embargo, nuestro descubrimiento de que una pequeña proporción de células productoras de hormonas en el lóbulo frontal se origina en una parte del tejido embrionario diferente de lo que se creía anteriormente, podría abrir nuevas vías para explorar disfunciones de la hipófisis”.

Chen explica: “Por ejemplo, supongamos que tenemos 100 células productoras de hormona del crecimiento. Noventa y cinco proceden del ectodermo oral, como se creía comúnmente, pero ahora resulta, sorprendentemente, que cinco de ellas tienen un origen neuronal. Las 100 células liberan la misma hormona, pero tal vez lo hagan en respuesta a diferentes demandas fisiológicas. Conocer la naturaleza exacta de estas señales podría conducir en el futuro a mejores formas de corregir la deficiencia hormonal, dirigiéndose a células pituitarias específicas y evitando efectos no deseados en las funciones endocrinas pituitarias vitales”.