Embryonic Cerebrospinal Fluid Activates Neurogenesis of Neural Precursors within the Subventricular Zone of the Adult Mouse Brain

Abstract

Introduction: There is a nondeveloped neurogenic potential in the adult mammalian brain, which could be the basis for neuroregenerative strategies. Many research efforts have been made to understand the control mechanisms which regulate the transition from a neural precursor to a neuron in the adult brain. Embryonic cerebrospinal fluid (CSF) is a complex fluid which has been shown to play a key role in neural precursor behavior during development, working as a powerful neurogenic inductor. We tested if the neurogenic properties of embryonic CSF are able to increase the neurogenic activity of neuronal precursors from the subventricular zone (SVZ) in the brains of adult mice. Results: Our results show that mouse embryonic CSF significantly increases the neurogenic activity in precursor cells from adult brain SVZ. This intense neurogenic effect was specific for embryonic CSF and was not induced by adult CSF. Conclusions: Embryonic CSF is a powerful neurogenesis inductor in homologous neuronal precursors in the adult brain. This property of embryonic CSF could be a useful tool in neuroregeneration strategies.

Embryonic cerebrospinal fluid in brain development: neural progenitor control

“…In this context, it has been stated that CSF composition shows many ontogenic and phylogenic differences in different developmental stages (43,44) and that it could be different in a particular stage in each brain ventricle, conditioned by the specific secretion of each choroid plexus (45). These data support the idea that in its development from embryo to adult stage CSF becomes less and less neurogenic, confirming the apparently contradictory results (46,47) that described mitogenic but also gliogenic inductive effect of adult CSF on adult brain neural precursors, and our recent results (41) showing mitogenic but also neurogenic inductive effect of embryonic CSF on adult brain neural precursors.…”

“…In this way, neural precursors are in permanent and direct contact with the CSF content in the brain cavities, which directly influences the precursor behavior and is consequently considered a source of instructive signals that play a key role in the niche activity (31,41,42). In this context, it has been stated that CSF composition shows many ontogenic and phylogenic differences in different developmental stages (43,44) and that it could be different in a particular stage in each brain ventricle, conditioned by the specific secretion of each choroid plexus (45).…”

El FGF2 como regulador de la actividad mitogénica de precursores neurales en el nicho celular del cerebro embrionario de ratón

“…Para comprender por qué es posible encontrar variaciones en los efectos biológicos que el CSF ejerce sobre la actividad del nicho de células madre del adulto, es necesario tener en cuenta que el CSF experimenta cambios en su composición y propiedades biológicas a lo largo de la vida o bajo ciertas circunstancias o condiciones patológicas. Esto podría explicar por ejemplo por qué estudios in vitro muestran que el CSF de origen embrionario (eCSF) logra activar la neurogénesis de las NPCs de la V-SVZ de ratones adultos, mientras que el CSF adulto control no logra hacerlo [Carnicero et al 2013]. Así mismo, se ha encontrado que el CSF de pacientes con esclerosis múltiple promueve la diferenciación neuronal de NPCs humanas in vitro , mientras que el CSF de pacientes con glioblastoma multiforme presenta elevada concentración de IGF-2 y estimula la proliferación de NPCs en cultivos de explantes [Lehtinen et al, 2011].…”

“…Por su parte, el CSF también experimenta una evolución ontogénica, con un periodo especialmente activo durante la etapa embrionaria como ya se ha discutido ampliamente, para luego decaer en el adulto según lo sugieren algunos trabajos [Buddensiek et al, 2009[Buddensiek et al, , 2010Carnicero et al, 2013]. Sin embargo, conserva algunos atributos interesantes que incluyen su capacidad de influir en ciertos comportamientos celulares [Sawamoto et al, 2006;Farivar et al, 2015] Si bien la actividad neurogénica en el cerebro adulto está disminuida y localizada, se ha demostrado que las NPCs del adulto mantienen una capacidad neurogénica y de respuesta a estímulos a lo largo de la vida [].…”

“…Además, el hecho de que por su parte, el CSF adulto demuestre claramente una disminución de su actividad estimuladora sobre las NPCs permite plantear la cuestión acerca de la posible utilización del CSF embrionario, biológicamente muy activo, sobre los NPCs del nicho adulto y su potencial eficacia en la generación de poblaciones neuronales como una futura estrategia de terapia neurorregenerativa. En este sentido ya se han comenzado a obtener algunos datos positivos que relacionan el eCSF como un inductor de la neurogénesis en NPCs del adulto [Carnicero et al, 2013]. Resulta pertinente además valorar la presencia y actividad de los factores individuales para los cuales se ha ido identificando una participación en la activación de este nicho, pues regular el comportamiento del nicho adulto con factores solubles podría ser planteado como perspectiva.…”