Տեղեկություն

Նեյրոններ, որոնք մրցում են գոյատևման համար


Ես կարդում էի մի գրքում, որ նեյրոգենեզի գործընթացում, երբ նոր նեյրոններ են ծնվում, նեյրոնները մրցում են գոյատևման համար: Այլ կերպ ասած, նրանք պետք է իրենց օգտակար դարձնեն ուղեղին, հակառակ դեպքում նրանք մահանում են և վերամշակվում որպես ուղեղի սնունդ:

Որքանո՞վ է սա իրական և որքա՞ն հաճախ է դա տեղի ունենում:

Կարծում եմ, որ այն գրքում, որը ես կարդում էի, հեղինակը նշում է, որ դա տեղի է ունեցել վաղ տարիքում, բայց ես լիովին վստահ չեմ:

Շատ լավ կլիներ իմանալ:

Շնորհակալություն!


Դա միանշանակ իրական է ;)

Կախված ձեր նախկին գիտելիքներից՝ 1987 թվականի այս վերանայումը կարող է լավ մեկնարկային կետ լինել: http://science.sciencemag.org/content/237/4819/1154.long

Վերջին զարգացումների մասին պատկերացում տալու համար այս հոդվածը հեշտ է կարդալ: Համոզվեք, որ թերթեք հղումները: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3612357/


Կենդանիների մոդելներ նեյրոդեգեներատիվ խանգարումների համար

Ողնաշարի մկանային ատրոֆիայի ծանր մկներ (mSMN −/− SMN2 +/+)

SMN նոկաուտ մկներ (mSMN −/− մկներ) ստեղծվել են սովորական գենային թիրախավորման մեթոդով՝ մկնիկի էկզոն 2-ը խաթարելու համար։ SMN գենը տեղադրելով Էշերիխիա կոլի LacZ գենը (Schrank et al., 1997): SMN նոկաուտ մկները (mSMN −/−) մահանում են վաղ սաղմնային փուլում, մինչդեռ հետերոզիգոտը mSMN +/− մկները ցույց չեն տալիս որևէ հայտնաբերվող աննորմալություն: Փրկելու ծանր ֆենոտիպ SMN նոկաուտ մկներին, ողջ մարդուն SMN2 35,5 կբ երկարությամբ գենը, ներառյալ դրա խթանիչը, ներարկվել է սաղմերի մեջ՝ SMN2 տրանսգենային մկների առաջացման համար (Monani et al., 2000): Ստացվել է չորս հիմնադիր. Երկու տող 1 կամ 8 օրինակով SMN2 գեները բուծվել են մինչև C57BL/6J mSMN +/− մկներ արտադրել mSMN +/− SMN2 սերունդ. SMN2 գենի մեկ օրինակի ներմուծումը փրկեց սաղմնային մահացությունը mSMN-ի անբավարարությունից՝ հանգեցնելով ծանր SMA ֆենոտիպի (նկ. 3.1E): Այն mSMN −/− SMN2 +/+ մկները (կոչվում են որպես ծանր SMA մկներ) կարող են գոյատևել 8 օր, բայց նրանցից շատերը մահանում են 4-ից 6 օր: SMN նոկաուտ մկները, որոնք կրում են SMN2 տրանսգենի ավելի մեծ կրկնօրինակի համար, չեն ցույց տվել որևէ ակնհայտ ֆենոտիպ, ինչը ցույց է տալիս, որ ութ օրինակների ներմուծումը. SMN2 բավարար է SMA ֆենոտիպը փրկելու համար:


Նեյրոններում և այլ էուկարիոտիկ բջիջներում պլազմային վնասը փակելու մոդել

Վնասված էուկարիոտիկ բջիջների գոյատևման համար անհրաժեշտ է պլազմայի վերականգնում: Ca(2+) ներհոսքը պլազմային խանգարումների միջոցով ակտիվացնում է կալպայնը, վեզիկուլների կուտակումը ախտահարման վայրերում, և մեմբրանի միաձուլման սպիտակուցների Ca(2+) ներհոսքը նույնպես սկսում է մրցակցող ապոպտոտիկ ուղիները: Օգտագործելով ներկերի պատնեշի (կնիքի) ձևավորումը՝ պլազմայի վերականգնումը գնահատելու համար, մենք այժմ հայտնում ենք, որ B104 հիպոկամպային բջիջները նեյրիտներով ավելի մոտ են հատվել (<50 մկմ) սոմայի կնիքին ավելի ցածր հաճախականությամբ և ավելի դանդաղ արագությամբ՝ համեմատած ավելի հեռու նեյրիտներով բջիջների հետ (>50): մկմ) սոմայից: cAMP-ի անալոգները, ներառյալ պրոտեին կինազային A (PKA) հատուկ և Epac-ին հատուկ cAMP-ը, յուրաքանչյուրը մեծացնում է կնքման հաճախականությունն ու արագությունը և նույնիսկ կարող է սկսել կնքումը Ca(2+) ներհոսքի բացակայության դեպքում երկու հատման հեռավորությունների վրա: Ավելին, Epac-ն ակտիվացնում է cAMP-ից կախված, PKA-ից անկախ ճանապարհը, որը ներգրավված է պլազմայի կնքման մեջ: Պլազմային փակման հաճախականությունը և արագությունը նվազեցվում են PKA-ի փոքր մոլեկուլային արգելակիչով, որը ուղղված է իր կատալիտիկ ենթամիավորին (KT5720), պեպտիդային արգելակիչ, որը ուղղված է իր կարգավորող ենթամիավորներին (PKI), նոր PKC-ի (nPKCη կեղծ սուբստրատի) արգելակիչ: և հակաօքսիդանտ (մելատոնին): Հաշվի առնելով այս և այլ տվյալները՝ մենք առաջարկում ենք մի մոդել՝ Ca(2+)-ից կախված վնասված նեյրոնների պլազմային փակման ավելորդ զուգահեռ ուղիների համար, որոնք մասամբ միջնորդվում են nPKC-ներով, ցիտոզոլային օքսիդացումով և PKA-ի և Epac-ի cAMP ակտիվացումով: Մենք նաև առաջարկում ենք, որ այս ուղիների և նյութերի էվոլյուցիոն ծագումը էուկարիոտիկ բջիջներում պլազմային վնասը վերականգնելն էր: Վեզիկուլների փոխազդեցությունների, սպիտակուցների և պլազմային փակման մեջ ներգրավված ուղիների ավելի լավ ըմբռնումը պետք է առաջարկի նոր նեյրոպաշտպանիչ բուժում տրավմատիկ նյարդային վնասվածքների և նեյրոդեգեներատիվ խանգարումների համար:

Ֆիգուրներ

Պլազմային կնքման մոդել. Ca…

Պլազմային կնքման մոդել. Ca 2+-ը, որը հոսում է դեպի ներս, վնասված վայրով, ակտիվացնում է…


Գենային կարգավորող ցանցեր, որոնք վերահսկում են հիպոթալամուսի Lhx6-արտահայտող GABAergic նեյրոնների տարբերակումը, գոյատևումը և դիվերսիֆիկացիան

Հիպոթալամուսի GABAergic նեյրոնները կարգավորում են բազմաթիվ բնածին վարքագիծ, սակայն դրանց զարգացումը վերահսկող մեխանիզմների մասին քիչ բան է հայտնի: Մենք նախկինում հայտնաբերել ենք հիպոթալամիկ նեյրոններ, որոնք արտահայտում են LIM հոմեոդոմինի տրանսկրիպցիոն գործոնը Lhx6՝ կեղևի միջնեյրոնների զարգացման գլխավոր կարգավորիչը, որպես քունը խթանող: Ի տարբերություն տելենցեֆալային միջնեյրոնների, հիպոթալամուսի Lhx6 նեյրոնները չեն ենթարկվում հեռավոր շոշափող միգրացիայի և չեն արտահայտում կեղևային միջնեյրոնային մարկերներ, ինչպիսին է Pvalb-ը: Այստեղ մենք ցույց ենք տալիս, որ Lhx6-ն անհրաժեշտ է հիպոթալամիկ նեյրոնների գոյատևման համար: Dlx1/2, Nkx2-2 և Nkx2-1 յուրաքանչյուրը պահանջվում է հիպոթալամուսի Lhx6 նեյրոնների տարածականորեն տարբեր ենթաբազմությունների ճշգրտման համար, և որ zona incerta-ի Nkx2-2+/Lhx6+ նեյրոնները արձագանքում են քնի ճնշմանը: Մենք հետագայում բացահայտում ենք բազմաթիվ նեյրոպեպտիդներ, որոնք հարստացված են հիպոթալամուսի Lhx6 նեյրոնների տարածականորեն առանձնացված ենթաբազմություններում և որոնք տարբերվում են կեղևային նեյրոններում երևացողներից: Այս բացահայտումները բացահայտում են ընդհանուր և տարբերվող մոլեկուլային մեխանիզմները, որոնց միջոցով Lhx6-ը վերահսկում է հիպոթալամուսում GABAergic նեյրոնների զարգացումը:

Շահերի բախման հայտարարություն

Հեղինակները չեն հայտարարում մրցակցող շահերի մասին:

Ֆիգուրներ

Նկ. 1. Հիպոթալամուսի բաշխում Lhx6 - արտահայտում է…

Նկ. 1. Հիպոթալամուսի բաշխում Lhx6 - արտահայտող նեյրոններ.

Հիպոթալամուսի բոլոր GABAergic նեյրոնների 2% -ը զարգացման ընթացքում: Ի Lhx6-արտահայտող նեյրոնների սխեմատիկ բաշխում մեջքի կողային հիպոթալամուսի վրա (կարմիր = նեյրոններ, որոնք շարունակում են արտահայտվել Lhx6, մանուշակագույն = նեյրոններ, որոնք ժամանակավոր արտահայտված են Lhx6) ZIv (zona incerta ventral), ZIl (zona incerta lateral), LH (կողային հիպոթալամուս), DMH (dorsomedial hypothalamus), VMH (ventromedial hypothalamus) և PH (հետևի հիպոթալամուս): J–C′ Lhx6-հակամարմինների ներկում (մոխրագույն), tdՏոմատի արտահայտությունը Lhx6 Cre/+ Ai9 գիծ (կարմիր), NeuN (դեղին) ZIv-ով (ՋՄ), Զիլ (Ն, Ք), DMH (ՌU), LH (ՎՅ), PH (ԶC′) L = կողային, M = միջին: Սպիտակ նետերի ծայրերը ցույց են տալիս նեյրոններ, որոնք ժամանակավոր արտահայտում են Lhx6, իսկ սպիտակ սլաքները ցույց են տալիս, որ նեյրոնները շարունակում են արտահայտել Lhx6): Դ Գծավոր գրաֆիկ, որը ցույց է տալիս tdTomato + և Lhx6 արտահայտող նեյրոնների տոկոսը tdTomato + նեյրոնների ընդհանուր թվի նկատմամբ: Սանդղակի սանդղակ = 0,45 մմ (Ա), 0,5 մմ (Բ, Ֆ, Գ), 0,55 մմ (Ե), 0,1 մմ (ԻC′) Բոլոր գծապատկերները (Դ') ցույց տալ միջինի միջին և ստանդարտ սխալը (SEM)՝ գծագրված անհատական ​​տվյալների կետերով:

Նկար 2. Lhx6 հիպոթալամուսում…

Նկար 2. Lhx6-ը հիպոթալամուսում անհրաժեշտ է նեյրոնների գոյատևման համար:

Նկ. 3. Հասուն հիպոթալամուսի տարբեր ենթատեսակներ…

Նկ. 3. Հիպոթալամուսի հասուն Lhx6-արտահայտող նեյրոնների բազմազան ենթատեսակներ:

Նկար 4. scRNA-Seq-ը նույնացնում է մոլեկուլային մարկերները…

Նկար 4. scRNA-Seq-ը նույնացնում է հիպոթալամուսի Lhx6 նեյրոնների տարածականորեն տարբեր տիրույթների մոլեկուլային մարկերները:

Նկար 5. Dlx1/2, Nkx2-2 , և Nkx2-1…

Նկար 5. Dlx1/2, Nkx2-2 , և Nkx2-1 արտահայտված են հիպոթալամուսի առանձին տարածական տիրույթներում…

Նկար 6. Dlx1/2, Nkx2-2 , և Nkx2-1…

Նկար 6. Dlx1/2, Nkx2-2 , և Nkx2-1 Հիպոթալամուսի դիսկրետ տարածական տիրույթների միջնորդական ձևավորում…

Նկար 7. Nkx2.2-արտահայտող Lhx6 ZI նեյրոնները արձագանքում են…

Նկ. 7. Nkx2.2-արտահայտող Lhx6 ZI նեյրոնները արձագանքում են քնի ճնշման բարձրացմանը:


Երախտագիտություն

Մենք ցանկանում ենք շնորհակալություն հայտնել Բ. Միլլերին, Բ. Զելլիին, Ք. Լոմեն-Հոերթին և Ֆինկբայներ լաբորատորիայի անդամներին իրենց առատաձեռն աջակցության և խորհուրդների համար: Հ. Զահեդը և Ջ. Մարգուլիսը հատուկ երախտագիտության են արժանի իրենց օգնության համար: Մենք շնորհակալություն ենք հայտնում Գ. Հովարդին խմբագրական աջակցության և Կ. Նելսոնին վարչական աջակցության համար: Մենք նաև շնորհակալություն ենք հայտնում G. Yu-ին և J. Herz-ին (Տեխասի համալսարան, Հարավարևմտյան շրջան) հակա-TDP43 հակամարմինների համար: Այս աշխատանքը աջակցվել է Նյարդաբանական խանգարումների և ինսուլտի ազգային ինստիտուտների կողմից K08 NS072233 (SJB-ին), 3R01 NS039074, R01 NS083390, R43 NS081844 և U24 NS078370 (դեպի SFSF) գիտահետազոտական ​​կենտրոնի ALS և ALS ասոցիացիայի համար: William H. Adams Foundation (SF) և Target ALS (SF): Լրացուցիչ աջակցություն է տրամադրվել Roddenberry ցողունային բջիջների ծրագրի (SF), Taube-Koret կենտրոնի նեյրոդեգեներատիվ հիվանդությունների (SF), Hellman Family Foundation Ալցհեյմերի հիվանդության հետազոտական ​​ծրագրի (SF), Սպիտակուցների ծալովի հիվանդությունների նախաձեռնության կողմից Միչիգանի համալսարանում (SF): SJB) և Կալիֆորնիայի վերականգնողական բժշկության ինստիտուտի TR4-06693 (SF) և U01 MH1050135 (SF): Կենդանիների խնամքի հաստատությունը մասամբ աջակցվել է ԱՄՆ Առողջապահության ազգային ինստիտուտի Արտամարային հետազոտական ​​հաստատությունների բարելավման ծրագրի ծրագրի կողմից (C06 RR018928):


Միտոքոնդրիալ դիսֆունկցիան գլիալ բջիջներում. հետևանքներ նեյրոնային հոմեոստազի և գոյատևման համար

Միտոքոնդրիալ դիսֆունկցիան կենտրոնական է նյարդաբանական խանգարումների պաթոգենեզում: Նեյրոնները հենվում են օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման վրա՝ բավարարելու իրենց էներգիայի պահանջները, և, հետևաբար, միտոքոնդրիալ ֆունկցիայի փոփոխությունները կապված են էներգիայի ձախողման և նեյրոնային բջիջների մահվան հետ: Ավելին, նեյրոններում դիսֆունկցիոնալ միտոքոնդրիումներն ավելացնում են ռեակտիվ թթվածնի տեսակների կայուն վիճակի մակարդակները, որոնք ստացվում են էլեկտրոնների տեղափոխման շղթայից էլեկտրոնների արտահոսքից: Միտոքոնդրիալ դիսֆունկցիայի և նյարդաբանական խանգարումների մեջ դրա դերի ըմբռնմանն ուղղված հետազոտությունները հիմնականում ուղղված են նեյրոններին: Ի հակադրություն, միտոքոնդրիալ դիսֆունկցիայի ազդեցությունը գլիալ բջիջների գործառույթում և դրա հետևանքները նեյրոնային հոմեոստազի և ուղեղի ֆունկցիայի վրա հիմնականում թերագնահատված են եղել: Ի տարբերություն նեյրոնների և օլիգոդենդրոցիտների, աստրոցիտները և միկրոգլիաները չեն այլասերվում միտոքոնդրիալ ֆունկցիայի խախտմամբ, քանի որ էներգիա արտադրելու համար նրանք հիմնականում հիմնվում են գլիկոլիզի վրա և ունեն ավելի բարձր հակաօքսիդանտ հզորություն, քան նեյրոնները: Այնուամենայնիվ, վերջին ապացույցները ընդգծում են միտոքոնդրիումային նյութափոխանակության և ազդանշանային դերը գլիալ բջիջների գործառույթում: Այս աշխատանքում մենք վերանայում ենք միտոքոնդրիումների ֆունկցիոնալ դերը գլիալ բջիջներում և ապացույցները, որոնք վերաբերում են դրա հնարավոր դերին նեյրոնային հոմեոստազը և հիվանդության առաջընթացը կարգավորող:

Հիմնաբառեր: Աստրոցիտներ Կալցիում Ազատ ճարպաթթուների օքսիդացում Գլիկոլիզ Բորբոքում Միկրոգլիա Միտոքոնդրիա Օլիգոդենդրոցիտա Ռեդոքս:

Հեղինակային իրավունք © 2017 Elsevier B.V. Բոլոր իրավունքները պաշտպանված են:

Ֆիգուրներ

Նյարդային նյութափոխանակությունը, ռեդոքս հոմեոստազը և…

Նյարդային նյութափոխանակությունը, ռեդոքս հոմեոստազը և ազդանշանային ազդանշանը աջակցվում են հարևան գլիալ բջիջների կողմից: 1.1:…

Միտոքոնդրիումային նյութափոխանակությունը և ազդանշանը…

Միտոքոնդրիալ նյութափոխանակությունը և ազդանշանային ազդանշանը աստղոցիտներում. 2.1: Աստրոցիտներում գլյուկոզան օգտագործվում է…


IRF4-ը իշեմիկ ինսուլտի ժամանակ նեյրոնների գոյատևման նոր միջնորդ է

Իշեմիկ ինսուլտից հետո նեյրոպաշտպանությունը պայմանավորված է կարգավորող տրանսկրիպցիոն գործոնների և էնդոգեն պաշտպանիչ գործոնների փոխազդեցությամբ: IRF4-ը, ինտերֆերոնի կարգավորիչ գործոնի (IRF) ընտանիքի անդամը, մասնակցում է ուռուցքային բջիջների գոյատևմանը: Այնուամենայնիվ, նրա դերը նորմալ բջիջների գոյատևման գործում, ներառյալ նեյրոնները, մնում է անորոշ: Օգտագործելով գենետիկական մոտեցումները, մենք հաստատեցինք IRF4-ի կենտրոնական դերը իշեմիայից/ռեպերֆուզիայից (I/R) առաջացած նեյրոնային մահից պաշտպանվելու գործում: IRF4-ն արտահայտվել է նեյրոններում և առաջացել է իշեմիկ ինսուլտի միջոցով: Նեյրոն-սպեցիֆիկ IRF4 տրանսգենիկ (IRF4-TG) մկների մոտ դրսևորվել են ինֆարկտի կրճատված վնասվածքներ, և այս ազդեցությունը հակադարձվել է IRF4-նոկաուտ մկների մոտ: Հատկանշական է, որ մենք պարզեցինք, որ IRF4-ը նեյրոններին փրկում է I/R-ի պատճառած մահից ինչպես in vivo, այնպես էլ in vitro: Ինտեգրատիվ տրանսկրիպցիոն և բջիջների գոյատևման վերլուծությունները ցույց են տվել, որ IRF4-ը մեխանիկորեն գործում է որպես շիճուկի արձագանքման գործոնի (SRF) տրանսկրիպցիոն ակտիվացնող, որը կարևոր է ինսուլտի ժամանակ նեյրոնների փրկության համար: Իրոք, SRF և SRF-ից կախված մոլեկուլների արտահայտությունը զգալիորեն կարգավորվել է IRF4-ի գերարտահայտման ժամանակ և հակառակը արգելակվել է IRF4 աբլյացիայի ժամանակ: Նմանատիպ արդյունքներ են նկատվել թթվածնի գլյուկոզայի զրկանքով (OGD) բուժված առաջնային կեղևային նեյրոններում: Ավելին, մենք հայտնաբերեցինք IRF4-ի կապակցման վայրը SRF գենի խթանող շրջանում, որն անհրաժեշտ է դրա տառադարձման համար: IRF4-SRF առանցքը in vivo-ում ստուգելու համար մենք ստեղծեցինք նեյրոնին հատուկ SRF նոկաուտ մկներ, որոնցում SRF-ն գործադրեց խորը ուղեղային պաշտպանիչ ազդեցություն, որը նման էր IRF4-ի ազդեցությանը: Ավելի կարևոր է, որ IRF4-TG մկների մոտ նկատված ֆենոտիպը ամբողջությամբ շրջվել է SRF աբլյացիայի միջոցով: Այսպիսով, մենք ցույց ենք տվել, որ IRF4-SRF առանցքը նոր ազդանշանային ուղի է, որը կարևոր է նեյրոնների գոյատևման համար իշեմիկ ինսուլտի պայմաններում:

Ֆիգուրներ

IRF4-ի արտահայտությունն է…

IRF4-ի արտահայտությունը բարձրանում է միջին ուղեղային զարկերակի խցանման և թթվածնի ժամանակ…

IRF4-ի արտահայտությունն է…

IRF4-ի արտահայտությունը բարձրանում է միջին ուղեղային զարկերակի խցանման և թթվածնի ժամանակ…

IRF4-ի սպառումը նեյրոններում…

Նեյրոններում IRF4-ի սպառումը հանգեցրեց ուղեղի ուժեղացված վնասվածքի: ( ա –…

Նեյրոնին հատուկ IRF4-ի գերարտահայտումը ուղեղային պաշտպանիչ է…

Նեյրոնին հատուկ IRF4-ի գերարտահայտումը ուղեղային պաշտպանիչ է ինսուլտի ժամանակ: ( ա և բ )…


Մուտքի ընտրանքներ

Ստացեք ամսագրի ամբողջական հասանելիություն 1 տարով

Բոլոր գները զուտ գներ են:
ԱԱՀ-ն կավելացվի ավելի ուշ վճարման ժամանակ:
Հարկի հաշվարկը կավարտվի վճարման ժամանակ:

Ստացեք ժամանակի սահմանափակ կամ ամբողջական հոդվածի հասանելիություն ReadCube-ում:

Բոլոր գները զուտ գներ են:


Բովանդակություն

SMN սպիտակուցը պարունակում է GEMIN2-կապող, Tudor և YG-Box տիրույթներ: [4] Այն տեղայնացվում է և՛ ցիտոպլազմայի, և՛ միջուկի վրա։ Միջուկի ներսում սպիտակուցը տեղայնացվում է ենթամիջուկային մարմինների մեջ, որոնք կոչվում են գոհարներ, որոնք հայտնաբերված են փոքր ռիբոնուկլեոպրոտեինների (snRNPs) բարձր կոնցենտրացիաներով ոլորված մարմինների մոտ: Այս սպիտակուցը ձևավորում է հետերոմերային կոմպլեքսներ այնպիսի սպիտակուցների հետ, ինչպիսիք են GEMIN2 և GEMIN4, ինչպես նաև փոխազդում է մի քանի սպիտակուցների հետ, որոնք հայտնի են, որ ներգրավված են snRNP-ների կենսագենեզում, ինչպիսիք են hnRNP U սպիտակուցը և փոքր միջուկային RNA կապող սպիտակուցը: [5]

SMN համալիր վերաբերում է ամբողջ բազմասպիտակուցային համալիրին, որը ներգրավված է snRNP-ների հավաքման մեջ՝ սպլիցեսոմային մեքենաների հիմնական բաղադրիչները: [6] Համալիրը, բացի շարժիչային նեյրոնի սպիտակուցի «պատշաճ» գոյատևումից, ներառում է առնվազն վեց այլ սպիտակուցներ (գոհարների հետ կապված սպիտակուցներ 2, 3, 4, 5, 6 և 7 [6] ։

Ապացուցված է, որ SMN-ը փոխազդում է հետևյալի հետ.

SMN-ը էվոլյուցիոն առումով պահպանված է, ներառյալ Սնկերի թագավորությունը, չնայած միայն մեծ քանակությամբ ինտրոններով սնկային օրգանիզմներն ունեն Սմն գենը (կամ splicing factor spf30 paraloge): Զարմանալի է, որ սրանք թելավոր բորբոսներ են, որոնք ունեն միցելիաներ, ուստի նեյրոնային աքսոնների անալոգիան ենթադրում է: [26]


Մարդասպանների մրցակցություն. նեյրոնները պայքարում են գոյատևման համար

Զարգացող նյարդային համակարգը ստեղծում է շատ ավելի շատ նյարդային բջիջներ, քան անհրաժեշտ է ապահովելու համար թիրախային օրգանները և հյուսվածքները պատշաճ կերպով կապված են նյարդային համակարգի հետ: Նյարդերը միանում են թիրախային օրգաններին, նրանք ինչ-որ կերպ մրցում են միմյանց հետ, ինչի արդյունքում ոմանք ապրում են, իսկ ոմանք՝ մահանում: Այժմ, օգտագործելով համակարգչային մոդելավորման և մոլեկուլային կենսաբանության համադրությունը, Ջոնս Հոփքինսի նյարդաբանները հայտնաբերել են, թե ինչպես է թիրախ հյուսվածքն օգնում նոր միացված ծայրամասային նյարդային բջիջներին ամրացնել իրենց կապերը և սպանել հարևան նյարդերը: Հետազոտությունը հրապարակվել է ապրիլի 18-ի համարում Գիտություն.

«Դժվար էր պատկերացնել, թե ինչպես է այս մրցակցությունը տեղի ունենում, քանի որ ազդանշանը, որը բջիջները տանում է դեպի իրենց թիրախները, նույնպես պատասխանատու է նրանց կենդանի պահելու համար, ինչը հարց է առաջացնում՝ ինչպե՞ս է նրանց կեսը մահանում»: ասում է Դեյվիդ Գինտին, բ.գ.թ., նեյրոգիտության պրոֆեսոր և Հովարդ Հյուզի բժշկական ինստիտուտի քննիչ:

Այսպես կոչված ծայրամասային նեյրոնների կողմից նյարդայնացած թիրախային հյուսվածքները ստիպում են նյարդերին աճել դեպի իրենց՝ ազատելով նյարդային աճի գործոնի սպիտակուցը կամ NGF: Երբ նյարդը հասնում է իր թիրախին, NGF-ն աճի ազդանշանից վերածվում է գոյատևման գործոնի: Իրականում, երբ նյարդային բջիջների որոշ պոպուլյացիաներ զրկված են NGF-ից, նրանք մահանում են: Հետագա ուսումնասիրելու համար, թե ինչպես է գործում NGF-ից կախված գոյատևման էֆեկտը, հետազոտողները փնտրել են գեներ, որոնք միացված են NGF-ի կողմից զարգացող նյարդային բջիջներում:

Նրանք հայտնաբերել են հարյուրավոր գեներ, որոնք արձագանքում են NGF գեներին, որոնցից մի քանիսը ներգրավված են NGF-ի ազդեցության ուժեղացման մեջ: Դիտարկմանը, որ NGF-ը, թվում է, վերահսկում է NGF-ի արդյունավետությունը բարելավող գեները, Գինթիի թիմը ենթադրեց, որ դա կարող է լինել այն ձևը, որով նյարդային բջիջները մրցում են միմյանց հետ գոյատևման համար: Այս գաղափարը ստուգելու համար թիմը դիմեց Հոփկինսի «Մտքի/ուղեղի» ինստիտուտի գործընկերներին, ովքեր մասնագիտացած են նման խնդիրների համակարգչային մոդելավորման մեջ:

Նրանց ստեղծած համակարգչային մոդելը յուրաքանչյուր նյարդային բջիջին վերագրում է իր մաթեմատիկական հավասարումը, որը հաշվի է առնում, թե որքան NGF է բախվում բջիջը կամ որքան արդյունավետ կարող է լինել NGF-ն՝ մոդելավորելու բջջի գոյատևման մղումը: Երբ նրանք միացրին մոդելը, այն ցույց տվեց, որ ժամանակի ընթացքում բջիջների մոտ 100 օր կամ մոտավորապես կեսը կարողանում է գոյատևել, իսկ մյուս կեսը մահանում է:

Սակայն զարգացող մկան սաղմում նյարդային բջիջները մահանում են ծնվելուց անմիջապես առաջ երկու-երեք օրվա ընթացքում: «Այնուհետև մենք մտածեցինք, թե արդյոք այս նյարդերը մրցակցում են մարմնի մյուս համակարգերի նման, որտեղ ավելի ուժեղ կապեր ունեցողները պատժում են թույլերին», - ասում է Գինտին: Թիմը ուշադրություն դարձրեց այլ գեների վրա, որոնք նրանք պարզեցին, որ կախված են NGF-ից, որոնցից երկուսը կոդավորում են հարևան նյարդային բջիջները սպանող սպիտակուցները, իսկ մյուսը մահացու սպիտակուցների ընկալիչն է:

Ըստ Ginty-ի, մկաններին միացող նյարդերը ենթարկվում են նմանատիպ գործընթացի, որը կոչվում է սինապսի վերացում, որտեղ ավելի ամուր կապերը մնում են միացված, իսկ թույլերը վերանում են: Թիմը հետաքրքրվեց, թե արդյոք դա ճիշտ է նաև ծայրամասային նյարդային բջիջների դեպքում, որոնք մրցում են NGF-ի հասանելիության և բջիջների վերջնական գոյատևման համար: Այս գաղափարը ստուգելու համար նրանք այս երեք լրացուցիչ գեները միացրել են իրենց համակարգչային մոդելին՝ ենթադրելով, որ ավելի ուժեղ կապված նյարդային բջիջը պատժում է իր հարևաններին՝ ազատելով սպանելու ընդունակ երկու սպիտակուցներ: Համակարգչային մոդելը կրկին ցույց տվեց, որ նյարդային բջիջների կեսը մահանում է ժամանակի ընթացքում, բայց այս անգամ մահը տեղի է ունեցել երկու-երեք օրվա ընթացքում, քան 100 օրվա ընթացքում, ինչպես կենդանի կենդանիների դեպքում:

Հաստատելու համար, որ մոդելը ճշգրիտ է, թիմը վերադարձավ գենետիկորեն փոփոխված մկների մոտ: Նրանք կանխատեսել են, որ պատժիչ ազդանշանների հեռացումը պետք է հետաձգի բջջային մահը, ինչպես նկատվում է նրանց վաղ համակարգչային մոդելավորումներում: Իրոք, մկների նյարդային բջիջները, որոնց ընկալիչի սպիտակուցը բացակայում էր մահվան ազդանշանների համար, շատ ավելի դանդաղ էին մահանում, քան ընկալիչի սպիտակուցը անձեռնմխելի մկների մոտ:

«Ես երբեք չէի հավատա, որ այս երեք գեները կարող են այդքան արագացնել մրցակցությունը», - ասում է Գինտին: «Բայց դա մեր առջև էր, զարմանալի էր»: