Развитие новой системы клеточной культуры, подражающей, как определенные волокна невроцита в мозгу становятся покрытыми защитным миелином, открывает новые пути исследования о рассеянном склерозе. Начальные результаты исследования предполагают, что миелин регулирует ключевой белок, вовлеченный в отправку дальних сигналов.
Рассеянный склероз (MS) является аутоиммунной болезнью, характеризуемой повреждением миелинового влагалища окружающие нервные волокна. Причина остается неизвестной, и это – хроническая болезнь, влияющая на центральную нервную систему, не имеющую никакого лечения.MS долго считали болезнью белого вещества, ссылки на белые связки покрытых миелином аксонов что проект от основной части клетки головного мозга. Но исследователи обнаружили, что условие также влияет на миелинизированные аксоны, рассеянные в сером веществе, содержащем основные части клеток головного мозга, и специфично область гиппокампа, которая важна для изучения и памяти.
До половины пациентов MS болеет когнитивными расстройствами в дополнение к физическим симптомам. Исследователи подозревают, что познавательные проблемы вызываются патологическими электрическими действиями демиелинизируемых аксонов, простирающихся от гиппокампальных клеток, но до сих пор не были в состоянии проверить роль миелина в этой части мозга.
Исследователи Университета штата Огайо создали систему, в которой два типа клеток взаимодействуют в блюде, как они делают по своей природе: нейроны от гиппокампа и других клеток головного мозга, названных олигодендроцитами, роль которых должна обернуть миелин вокруг аксонов.Теперь, когда исследователи могут учиться, как миелинизация включена и выключена для гиппокампальных нейронов, они также видят, как миелин действительно больше, чем обеспечивает изоляцию – это также имеет роль в контролировании импульсами нерва, едущими между отдаленными частями нервной системы.
Идентификация этого механизма, когда миелин присутствует, поможет улучшить понимание того, что происходит, когда аксоны в этой критической области мозга теряют миелин в результате MS, говорят исследователи.До сих пор ученые использовали систему, чтобы показать, что миелин регулирует размещение и активность ключевого белка, названного закрытым напряжением калиевым каналом Kv1.2, который необходим, чтобы поддержать идеальные условия для эффективной передачи электрических сигналов вдоль этих гиппокампальных аксонов.
«Этот канал важен, потому что это – то, что приводит к электрической активности и как нейроны общаются друг с другом вниз по течению», сказал Чэнь Гу, доцент нейробиологии в Огайо государственный и ведущий автор исследования. «Если тот процесс разрушен demyelination, симптомы болезни могут произойти».Исследование появляется в токе (22 июля 2011) проблема Журнала Биохимии.
Чтобы создать систему клеточной культуры, исследователи начали с нейронов гиппокампа от разъедающего мозга – тип клетки, что Гу работал с в течение многих лет. В культуре эти клетки могут вырастить и развить дендриты – другие подобные отделению прогнозы прочь нейронов – и аксоны, а также генерировать электрическую активность и синаптические связи, те же события, происходящие в мозгу.Исследователи тогда добавили олигодендроциты, наряду с некоторыми их камерами предшественника, к тому же блюду как нейроны. И в конечном счете, после назревания, эти олигодендроциты начали обертывать миелин вокруг аксонов гиппокампальных нейронов.
Эта система занимает приблизительно пять недель, чтобы создать, но самая хитрая часть, Гу сказал, развивала надлежащее решение для этой культуры так, чтобы оба вида клеток вели себя как предназначенная природа.«В конце состав питательной среды является в основном половиной из решения, поддерживающего нейроны и половину от питательной среды, в которой олигодендроциты функционируют хорошо.
Мы знаем, что все клетки были счастливы, потому что мы получили миелин», сказал Гу, также следователь в Огайо Государственный Центр Молекулярной Нейробиологии.С установленной системой они тогда повернулись к экспериментированию, чтобы проверить эффекты наличия миелина на этих определенных клетках головного мозга.Невроциты посылают свои сообщения, кодируемые в электрических импульсах по большим расстояниям.
Согласованные действия различных ионных каналов требуются для того, чтобы должным образом генерировать эти импульсы нерва. Калиевые каналы включаются в последней фазе в импульсе, и его роль должна возвратить невроцит в покоящееся государство после того, как импульс прошел через нее и готовится для следующей. Ионный канал Kv1.2 помогает гарантировать, что этот процесс работает гладко.
Путем экспериментального управления сигнальными условиями с новым совместно культивируют систему, Гу и его коллега смогли установить часть последовательности событий, требуемых для миелинизированных гиппокампальных нейронов эффективно получить их сигналы к их целям. Начиная с белка, который, как известно, был произведен миелином и аксонами, названными ПРИЗНАКОМ 1, молекула клеточной адгезии, они проследили ряд химических реакций, указывающих, что миелин на гиппокампальных аксонах управлял размещением и активностью ионного канала Kv1.2.«Анализ позволил нам видеть, что сигнальные проводящие пути включают регулирование миелина размещения канала Kv1.2 вдоль аксона, а также точно настраивают активности канала», сказал Гу.Когда MS демиелинизирует эти аксоны, поврежденные невроциты не заставляют сообщение покоиться, и впоследствии не могут подготовить адекватно получать и передавать приходящий следующий сигнал.
«Это означает, что импульсу нерва придется, нелегко путешествуя через демиелинизируемую область», сказал Гу. «Это показывает, что ионный канал, вероятно, вовлечен в развитие болезни по нефтепереработке MS».Гу предполагает много дополнительного использования для нового, совместно культивируют систему, включая дополнительные исследования того, как миелин влияет на поведение других каналов, белков и молекул, функционирующих в пределах аксонов, а также показывать эффекты экспериментальных препаратов на этих миелинизированных клетках.Эта работа была поддержана Карьерной Премией Товарищества Перехода от Национального Общества Рассеянного склероза и грантом от Национального Института Неврологических расстройств и Инсульта.
Гу провел это исследование с Юаньчжэн Гу, научным сотрудником в Отделении Нейробиологии в штате Огайо.Источник:
Чэнь ГуУниверситет штата Огайо