Ученые из Школы медицины Вашингтонского университета (Washington University School of Medicine) в Сент-Луисе идентифицировали цепную реакцию, ответственную за восстановление поврежденных аксонов – открытие, способное оказать значительную помощь в разработке эффективных методов лечения повреждений нервов, приводящих к потере чувствительности или параличу. Статья об исследовании опубликована в журнале Cell.

Кроме того, американские исследователи доказали, что одно из звеньев этой цепной реакции в нервных клетках как головного, так и спинного мозга потеряно. Выпадение этого звена – белка HDAC5 – может объяснить, почему эти клетки не проявляют способности к самостоятельному восстановлению потерянных отростков. Новое исследование дает основания предположить, что активация HDAC5 в центральной нервной системе может стать триггером регенерации отростков нервных клеток.

«Мы знали, что вклад в восстановление отростков этих нервных клеток, называемых аксонами, вносят несколько генов, но что активирует экспрессию этих генов, а значит, и процесс восстановления, до сих пор оставалось неизвестным», – говорит руководитель исследования Валерия Кавалли (Valeria Cavalli), PhD, доцент кафедры нейробиологии. «Наше открытие приближает нас к тому, что в один прекрасный день мы сможем разработать методы лечения, делающие регенерацию аксонов более эффективной».

Аксоны – отростки нервных клеток, отправляющие сообщения. Как правило, они намного длиннее и более подвержены повреждениям, чем дендриты, выполняющие другую функцию – получение сообщений.

В периферической нервной системе – сети нервных клеток вне головного и спинного мозга – регенерация поврежденных аксонов иногда происходит естественным путем, чего, к сожалению, нельзя сказать о центральной нервной системе, где поврежденные аксоны, как правило, не восстанавливаются.

Работая с выращенными в лаборатории клетками периферической нервной системы, Юнчеол Чо (Yongcheol Cho), PhD, научный сотрудник лаборатории доктора Кавалли, отсекал части аксонов. Как оказалось, это вызывает волну перемещения кальция вдоль оставшейся части аксона к телу клетки. Эта волна является первой ступенью каскада реакций, активизирующих механизмы регенерации отростка.

В клетках периферической нервной системы одним из наиболее важных звеньев этой цепной реакция является высвобождение из центрального компартмента клетки – ее ядра – белка HDAC5. Как установили исследователи, после выхода из ядра HDAC5 активирует ряд генов, вовлеченных в процесс регенерации. Кроме того, HDAC5 мигрирует к месту повреждения, где участвует в синтезе микротрубочек – жестких опорных структур, помогающих воссоздать архитектуру регенерирующего аксона.

Когда исследователи модифицированных ген HDAC5 таким образом, что его белок не мог выходить из ядер периферических нервных клеток, аксоны в клеточных культурах не восстанавливались. В то же время обработка растущих в культуре аксонов препаратами, помогающими HDAC5 покинуть ядро, стимулировало регенерацию. Результаты этих экспериментов были воспроизведены и в опытах на животных.

Совсем другую картину ученые наблюдали при изучении той же цепной реакции в клетках центральной нервной системы: HDAC5 никогда не покидал ядра и не мигрировал к месту повреждения. По мнению исследователей, неспособность HDAC5 – важнейшего в этой «пьесе» действующего лица – к выходу из ядра может быть одной из главных причин отсутствия регенерации аксонов клеток центральной нервной системы.

«Результаты нашего исследования можно признать весьма обнадеживающими. Если нам удастся найти способы манипулирования этой системой в нейронах головного и спинного мозга, мы сможем помочь клеткам центральной нервной системы в восстановлении потерянных отростков», – подводит итог доктор Кавалли. «Именно над этим мы сейчас и работаем».

Оригинальная статья: Injury-Induced HDAC5 Nuclear Export Is Essential for Axon Regeneration

Источник: http://www.nanonewsnet.ru/news/2013/naiden-klyuch-k-vosstanovleniyu-aksonov