Прозрачные рыбки данио показывают, как аксоны регенерируют на правильном пути, результаты исследования Пенна
Добавить в закладки
Статьи

Прозрачные рыбки данио показывают, как аксоны регенерируют на правильном пути, результаты исследования Пенна

Когда периферические нервы повреждены и их жизненно важные синаптические пути нарушены, они имеют способность регенерировать и восстанавливать потерянные связи. Но что делать, если нерв полностью перерезан, а его первоначальный путь утрачен? Как регенерирующий аксон, стремящийся воссоединиться со своей правильной целью — с таким количеством возможностей и только одним правильным путем для восстановления первоначального функционирования — знает, куда идти? Используя прозрачную модель рыбок данио, исследователи из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете определили ключевые компоненты механизма, который позволяет нервной системе исцелять себя. Их работа была опубликована в сети на этой неделе в Neuron перед выходом в печать.

Задние (зеленые) и брюшные (пурпурные) аксоны периферических нервов у рыбок данио.

Фото: Майкл Гранато, доктор философии, Джесси Исаакман-Бек, Медицинский факультет Перельмана, Пенсильванский университет.

Ссылки по теме
Медицинский факультет Перельмана при Пенсильванском университете

Система здравоохранения Пенсильванского университета

«Более ста лет известно, что периферические нервы могут регенерироваться», — сказал старший автор Майкл Гранато, доктор философии , профессор клеточной биологии и биологии развития. Однако механика регенерации, включая вопрос о том, является ли восстановление аксональных ветвей случайным или каким-то образом направляется, остались нерешенными проблемами, отчасти из-за сложности наблюдения за процессом у живых животных. Используя рыбок данио, которые прозрачны на личиночных стадиях, Гранато и его коллеги смогли буквально получить совершенно новое окно того, как регенерируют аксоны.

«Что действительно имело значение, так это способность визуализировать эти нервы до и после того, как они были полностью перерезаны», — пояснил он. «Ни в одной другой системе позвоночных вы не можете этого сделать, поэтому вы не можете быть уверены в том, что происходит. Например, в случае с мышью вы в основном должны принести в жертву животное и посмотреть, что произошло после травмы. Я не знаю, как была ситуация раньше, поэтому вам придется экстраполировать и делать предположения ».

Исследователи использовали флуоресцентные белки, чтобы пометить аксоны спинных и периферических нервов брюшной полости, чтобы наблюдать за регенерацией после пересечения нервов лазером. Они обнаружили, что по мере того, как регенерирующие конусы роста аксонов достигают точки ветвления, в которой они должны «выбрать» идти тем или иным путем, они будут исследовать как правильный, так и неправильный путь, но только правильный путь будет поддерживаться компонентами внеклеточный матрикс (ЕСМ). ЕСМ представляет собой смесь веществ, включая коллаген, углеводы и жидкость, вырабатываемых клетками и выделяемых в окружающую их среду. Ячейки встроены в ECM, и это может повлиять на их поведение. В случае регенерации аксонов нейронов ЕСМ не дает аксонам «выбирать» неправильные пути и смещает баланс в сторону правильного направления роста.

Затем команда исследовала факторы ECM, которые влияют на эту избирательную регенерацию. «На систему сильно влияет генетический путь, который начинается с экспрессии определенного коллагена в глиальных клетках», — сказал Гранато. «Глиальные клетки, расположенные близко к месту повреждения, начинают экспрессировать ген коллагена 4a5 , который должен быть модифицирован определенным ферментом lh3, чтобы секретироваться во внеклеточное пространство».

Коллаген 4a5 и белок-репеллент аксонов Slit1 сильно активируются после повреждения нерва и образуют комплекс. Клетки, в которых активирована регуляция коллагена и slit1a, движутся по неправильному пути. Они образуют барьер, потому что коллаген будет закреплять slit1, представлять его аксонам, которые имеют рецептор для slit1, и это заставляет их отворачиваться или прекращать рост, тем самым способствуя регенерации аксонов в направлении их правильного пути и к их первоначальным целям. «Специфичность действительно исходит от slit1 и его рецептора», — объяснил Гранато. Он также отметил, что те же гены законсервированы у других позвоночных, включая человека.

Эти эксперименты являются важным шагом в понимании регенерации периферических нервов, устанавливая, что это определенно не случайный процесс, а контролируется определенными генетическими путями. Исследователи планируют глубже изучить конкретные действующие механизмы, включая возможность того, что различные отростки нервных клеток, такие как аксоны, могут контролировать регенерацию в отдельных областях.




Добавить в избранное Версия для печати
Поделитесь:
Автор: admin
Опубликовано: 28.01.2021

Adblock
detector
  X