Эти мышечные клетки – ориентиры, которые помогают регенерирующим плоским червям отрастить глаза |

Эти мышечные клетки – ориентиры, которые помогают регенерирующим плоским червям отрастить глаза

Если что-нибудь случится с глазами крошечного, обитающего в пресной воде планария Schmidtea mediterranea, они смогут вырастить их в течение нескольких дней. Как они это делают – научная головоломка, которую лаборатория Питера Реддиена в Институте Уайтхеда изучает уже много лет.

Последний проект лаборатории предлагает некоторое понимание: в статье, опубликованной в Science 26 июня, исследователи в лаборатории Реддиена определили новый тип клеток, который, вероятно, служит ориентиром для помощи в маршруте аксонов от глаз к мозгу, когда черви справляются с трудностями. Задача вырастить их нейронные схемы .

Глаза Schmidtea mediterranea состоят из захватывающих свет фоторецепторных нейронов, соединенных с мозгом с помощью длинных веретенообразных отростков, называемых аксонами. Они используют свои глаза, чтобы реагировать на свет, чтобы помочь ориентироваться в окружающей среде.

Черви, которые являются популярными моделями для исследования регенерации, могут вырастить практически любую часть своего тела; глаза – интересная часть для изучения, потому что регенерация зрительной системы требует, чтобы черви переплетали свои нейроны, чтобы соединить их с мозгом.

Когда у эмбрионов развиваются нервные системы, первые нервные волокна, называемые аксонами-первопроходцами, проникают сквозь ткани, образуя схемы, необходимые для восприятия и интерпретации внешних раздражителей. Аксонам на этом пути помогают специализированные клетки, называемые клетками-указателями. Эти специальные ячейки расположены в точках выбора – местах, где путь аксона может проходить в разных направлениях.

У многих организмов эти клетки-указатели больше не являются приоритетными после завершения разработки и, как правило, не обновляются в зрелом возрасте. Это одна из причин, почему, когда люди испытывают повреждение мозга или нервов, травма обычно необратима.

«Это фундаментальная загадка регенерации, о которой мы даже не думали», – говорит Реддиен, старший автор статьи, который также является профессором биологии в Массачусетском технологическом институте и исследователем в Медицинском институте Говарда Хьюза. «Как взрослое животное может восстанавливать функциональную нервную систему, если первоначальное развитие нервной системы обычно включает в себя ряд сигналов, которые считаются преходящими?»

Затем, в 2018 году, ученый из Reddien Lab Люсила Шимоне обнаружила у взрослых планарий нечто удивительное: группы таинственных клеток, которые выглядели так, как будто они могли играть роль в управлении растущими аксонами. Она заметила эту группу клеток, потому что они совместно экспрессировали два гена, которые не часто видели вместе, а некоторые были заметно ближе к глазам.

«Я была пленена этими камерами», – говорит она. Они появлялись в очень небольших количествах (у нормального червя могло быть около 5; у большого червя могло быть до 10) у каждого планария, которого она исследовала. Они были разделены на две отдельные группы: некоторые вокруг глаз плоских червей, а другие разнесены вдоль пути к мозговому центру. Когда она проследила путь существующих аксонов, ведущих от глаз планарий к их мозгу, они совпали с положением этих клеток без исключения.

Мышечные направляющие, похожие на клетки (пурпурные), соединяются с аксонами планарной зрительной системы желтым цветом. Синий, ядра. Предоставлено: M. Lucila Scimone, Deniz Atabay, Peter Reddien, MIT, Whitehead Institute.
Когда исследователи охарактеризовали клетки, они обнаружили, что они не экспрессируют ни один из генов, которые являются отличительными чертами фоторецепторных нейронов; вместо этого у них были маркеры, часто обнаруживаемые в мышечной ткани . «Это было очень поразительно, потому что мышечные клетки – это не то, что они делают у большинства животных», – говорит Скимоне.

В других организмах клетки-указатели часто представляют собой нейроны или глию. Для мышечных клеток было бы необычно служить ориентиром; но прошедшая работа в лаборатории Reddien показала, что планарные мышечные клетки играют другие особые роли, такие как секретирование внеклеточного матрикса. Теперь исследователи задались вопросом, могут ли они добавить роль направляющего элемента в длинный список функций планарных мышечных клеток.

Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи разработали серию экспериментов. «Мы разработали метод трансплантации глаза, при котором вы можете отвести глаз от животного и пересадить его другому животному», – говорит постдок из Reddien Lab Кутай Дениз Атабай. «Когда вы сделаете это, аксональные проекции из этого глаза будут, в случае правильного расположения, правильно соединяться с мозгом, создавая функциональное состояние».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *