Белок, необходимый для восстановления поврежденных периферических нервов, был идентифицирован исследователями из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи.
Открытие на мышах имеет значение для улучшения восстановления после повреждения нервов конечностей. Это также открывает новые возможности для исследования запуска регенерации нервов в центральной нервной системе, известной своей неспособностью к заживлению.
Периферические нервы обеспечивают осязание и приводят в движение мышцы рук и ног, кистей и стоп. В отличие от нервов центральной нервной системы, периферические нервы могут восстанавливаться после того, как они порезаны или раздавлены. Но механизмы регенерации не совсем понятны.
В новом исследовании, опубликованном 20 июня в Neuron, ученые показывают, что белок, называемый двойной киназой лейциновой молнии (DLK), регулирует сигналы, которые сообщают нервной клетке, что она была повреждена. часто общаются на расстоянии нескольких футов. Белок определяет, включает ли нейрон свою программу регенерации.
"DLK – ключевая молекула, связывающая повреждение с реакцией нерва на это повреждение, позволяя нерву регенерировать," говорит Аарон ДиАнтонио, доктор медицинских наук, профессор биологии развития. "Откуда травмированный нерв знает, что он поврежден? Как он принимает эту информацию, включает программу восстановления и восстанавливает связи? И почему так реагирует только периферическая нервная система, а центральная – нет?? Мы думаем, что DLK – это часть ответа."
Тело нервной клетки, содержащее ядро или "головной мозг" периферического нерва находится в спинном мозге. На раннем этапе развития эти нервы посылают длинные тонкие разветвляющиеся проводники, называемые аксонами, к кончикам пальцев рук и ног. Как только аксоны достигают своих целей (например, мышцы), они перестают расширяться и в основном остаются неизменными на протяжении всей жизни организма. Если они не повреждены.
Если аксон разрывается где-то между телом клетки в спинном мозге и мышцей, кусок аксона, который больше не связан с телом клетки, начинает распадаться. Более ранняя работа показала, что DLK помогает регулировать дегенерацию аксонов. А у червей и мух DLK также, как известно, управляет формированием конуса роста аксона, структуры, ответственной за удлинение кончика растущего аксона после травмы или во время развития.
Формирование конуса роста является важной частью ранней местной реакции нерва на повреждение. Но более поздний ответ – перемещение на большие расстояния – оказывается жизненно важным для передачи сигналов, активирующих гены, способствующие регенерации. Этот поздний ответ может произойти через несколько часов или даже дней после травмы.
Но у мышей, в отличие от червей и мух, ДиАнтонио и его коллеги обнаружили, что DLK не участвует в ранней реакции аксона на повреждение. Даже без ДЛК конус роста образуется. Но отсутствие DLK означает, что тело нервной клетки, расположенное в спинном мозге вдали от травмы, не получает сообщения о том, что оно повреждено. Без сигналов, передающих сообщение о травме, тело клетки не включает свою программу регенерации и прогресс конуса роста в расширении киосков аксонов.
Кроме того, много лет назад было показано, что аксоны отрастают быстрее после второго повреждения, чем аксоны, поврежденные только один раз. Другими словами, травма увеличивает способность аксона к регенерации. Продолжая эту работу, первый автор Чон Ын Шин, старший научный сотрудник, и ее коллеги обнаружили, что DLK необходим для ускоренного роста.
"Нейрон, который ранее был поврежден, теперь имеет другую программу регенерации, чем тот, который никогда не был поврежден," Шин говорит. "Мы надеемся, что сможем определить, чем отличаются эти два нейрона? конкретно какие факторы приводят к улучшенной регенерации после второй травмы. Мы обнаружили, что активированный DLK является одним из таких факторов. Мы хотели бы активировать DLK в недавно поврежденном нейроне, чтобы увидеть, улучшилась ли регенерация."
Помимо ускорения восстановления периферических нервов, ДиАнтонио и Шин видят возможные последствия для центральной нервной системы. Известно, например, что некоторые важные факторы, регулируемые и усиливаемые DLK, не активируются в центральной нервной системе.
"Поскольку такой вид сигналов не происходит в центральной нервной системе, возможно, эти нервы не “ знают ”, когда они повреждены," ДиАнтонио говорит. "Это захватывающая идея ?? а совсем не доказано ?? что активация DLK в центральной нервной системе может способствовать ее регенерации."