Найдены отвечающие за развитие диафрагмальных мотонейронов гены
Специалисты из Langone Medical Center при Нью-Йоркском университете выявили два гена, отвечающих за развитие ключевого кластера нейронов, участвующих в регуляции функции внешнего дыхания.
Речь идет о мотонейронах диафрагмального ядра спинного мозга, управляющих
сокращением диафрагмы. Кроме того, авторам удалось установить молекулярные
маркеры, отличающие эту группу нервных клеток от других моторных нейронов.
Работа опубликована в декабрьском номере журнала Nature Neuroscience, обложка
которого посвящена этой теме.
Диафрагмальные мотонейроны расположены узким столбом в медиальной части
вентральных рогов 3-6 шейных сегментов спинного мозга. Они получают ритмические
сигналы от дыхательных нейронов ствола головного мозга и передают их мускулатуре
диафрагмы, осуществляя тем самым основную функцию управления дыханием.
Дегенерация диафрагмальных мотонейронов является одной из первоочередных причин
смерти при боковом амиотрофическом склерозе (болезни Лу-Герига) и травмах
позвоночника.
До сих пор у ученых не было достаточной ясности в понимании специфических
отличий этой группы нейронов от других мотонейронов спинного мозга, процессов,
происходящих при передаче ими сигналов в мускулатуру диафрагмы, а также
генетических истоков их развития и функционирования.
Для визуализации происходящих процессов авторами была выведена линия трансгенных
мышей, у которых все моторные нейроны и их аксоны окрашены зеленым
флуоресцентным белком. Вводя иначе окрашенный флуоресцентный маркер в
диафрагмальный нерв, связывающий изучаемые нейроны с диафрагмой, авторы смогли
их идентифицировать по мере попадания в них красителя.
"Теперь у нас есть набор молекулярных маркеров, благодаря которым мы можем
отличить диафрагмальные мотонейроны от других моторных нейронов, что позволит
провести их детальное изучение и поможет в поиске путей селективного повышения
их выживаемости", - подчеркнул глава группы исследователей, профессор физиологии
и неврологии Джереми Дэйсен (Jeremy Dasen).
Также было установлено, что за правильное развитие и функционирование кластера
мотонейронов диафрагмального ядра отвечают два гена из семейства регуляторных
Hox-генов, Hoxa5 и Hoxc5. В том случае, когда эти гены у мышиных эмбрионов были
выключены, нарушалось колоннообразное расположение диафрагмальных нейронов в
спинном мозге и нормальная иннервация мышечной ткани, из-за чего у новорожденных
мышат была нарушена функция дыхания. Даже когда гены выключались на более
поздних этапах развития плода, это приводило к сокращению общего числа
диафрагмальных мотонейронов, нарушению иннервации и, как следствие, к проблемам
с дыханием.
Авторы надеются, что полученные результаты помогут им продвинуться в понимании
общего процесса внешнего дыхания и функций дыхательного центра, в особенности
механизма связей расположенных в головном мозге дыхательных нейронов с
мотонейронами спинного мозга. Это поможет в разработке новых методов лечения
различных расстройств дыхания, включая апноэ, а также нейродегенеративных
заболеваний и травм позвоночника.
Правда, дальнейшие исследования в этом направлении могут осложниться из-за того,
что большая часть трансгенных мышей, участвовавших в работе, погибла, когда в
конце октября из-за урагана Сэнди был затоплен подвал одного из корупсов Langone
Medical Center. Однако, по словам профессора Дэйсена, часть мышей все же была
спасена, так как он успел до наступления на Нью-Йорк урагана отослать их в
университет Лаваль в Квебеке (Канада), где работает его коллега и соавтор,
доктор Люси Джаннотт (Lucie Jeannotte).
Источник: Medportal.ru