Ryba zebra

Mechanizm, który umożliwia Danio ponownie rosnąć komórek mózgu po urazie został zidentyfikowany, z potencjalnymi konsekwencjami dla sposobu traktowania uraz mózgu i chorób u ludzi, według nowego badania.

Ryba Zebra

Naukowcy od dawna wiedzą, mózgi ryby zebry może, w przeciwieństwie do ludzkiego mózgu, regeneracji po uszkodzeniu przez aktywację komórek macierzystych, zwanych promieniowe komórki glejowe – ale mechanizm za tym stoi i dlaczego to jest tak ograniczony w mózgach ssaków, pozostało tajemnicą.

Teraz, badacze odkryli, że regeneracja w Zebrafish mózgu jest, o dziwo, związane z zapaleniem – stosunkowo słabo poznany efekt uboczny w postaci urazu mózgu.

„To poprzednio uważano, że stan zapalny rzeczywiście byłoby bardzo szkodliwe, ponieważ jest postrzegana jako znak rozpoznawczy dla ubogich regeneracyjnych efektów [u ludzi]„, powiedział Jan Kaslin współautor artykułu, opublikowanego w Science i neurobiolog z Monash University w Melbourne , Australia. „Ale to, co pokazujemy w naszej pracy jest to, że stan zapalny jest bardzo korzystne na rozruch odpowiedź regeneracji danio pręgowanego.”

Ostra versus przewlekłe zapalenie

Wywoływać zapalenie mózgu danio – małe tropikalne ryby słodkowodne i powszechnie studiował organizm model – naukowcy byli w stanie określić regeneracyjny proces na kursie, w którym wyspecjalizowanym sygnalizacyjne coaxes cząsteczka komórki macierzyste do produkcji nowych neuronów.

U ssaków, w tym ludzi, przewlekłe zapalenie mózgu – zapalenie, że utrzymuje się długo po urazie mózgu, takich jak udar mózgu – jest związane z mózgu blizny i jest związane z chorobami takimi jak choroba Alzheimera. Ostre zapalenie mózgu, z drugiej strony, jest krótkotrwały i występuje bezpośrednio po urazie, np. uderzeniem w głowę podczas meczu piłki nożnej.

Odbudowa komórek mózgu

Gdy uraz mózgu występuje, komórki odpornościowe budować w miejscu uszkodzonej tkanki. Podczas gdy komórki te są związane ze szkodą blizny u ludzi, nie wydaje się, aby utrudnić wzrost nowych neuronów w wyniku ostrego zapalenia danio – ale faktycznie rozpoczęła regenerację.

„Niech zapalenie iść swoją drogą”

Aby znaleźć konkretnych cząsteczek pośredniczących tę odpowiedź w danio naukowcy kątem odpowiedzi przez wstrzykiwanie różnych cząsteczek kandydujące wraz z sond fluorescencyjnych do nieuszkodzone i regenerujących mózg danio pręgowany. W ten sposób odkryli przekonującego kandydata – cząsteczki zwane leukotrienów C4 (LTC4) – które, po wstrzyknięciu w nieuszkodzonej mózgu zebrafish, naśladowano regeneracyjną odpowiedź.

„To ekscytujące, ponieważ podaje związek między system odpornościowy pierwszej odpowiedzi – zapalenie – i indukcję neuronowych regeneracyjnych mechanizmów”, powiedział Adam Svahn z mózgu i Instytutu Umysłu Uniwersytetu Sydney w Australii, który jest ekspertem w zapalnych Odpowiedzi w mózgu, lecz nie brał udziału w tych badaniach.

„Korzystanie z dostępności do danio pręgowanego, to będzie fascynujące zacząć zrozumieć możliwości i ograniczenia nerwowej regeneracji,” powiedział.

Chociaż biorąc leki przeciwzapalne, takie jak ibuprofen czy aspiryna jest już odradzane po łagodnym urazem głowy, ponieważ może to zwiększyć ryzyko krwawienia, w tym najnowsze badania sugerują ten sposób może również utrudniać zdolność mózgu do odnowy komórek mózgowych.

„Wyniki naszych badań będzie sauggest jest to, że lepiej byłoby, aby najpierw niech zapalenie mieć swój kurs, ponieważ może to mieć znaczenie jako mechanizm pro-regeneracyjna,” Kaslin powiedział. „Niemniej jednak, ważne jest, aby pamiętać, że uszkodzenie mózgu i regeneracja są bardzo dynamiczne i złożone procesy.”

Leczenie urazów, spowolnienie choroby

Kaslin że potrzebne są dalsze badania, aby zastosować wyniki naszych znacznie większe, bardziej skomplikowane ludzkie mózgi. Jednak on również, że odkrycie LTC4 może pomóc w rozwoju metod leczenia ludzi.

„Pro-mechanizmy regeneracyjne wskazane w danio mogą być w przyszłości wykorzystywane do ograniczania szkód po urazie i spowolnić zaburzeń neurodegeneracyjnych,” powiedział. Takie zaburzenia obejmują choroby Alzheimera i Parkinsona.

Simon Koblar, neurolog z Queen Elizabeth Hospital w Adelajdzie, Australia Południowa, i neurolog z University of Adelaide, stwierdził, że badania, które nie był zaangażowany, był „bardzo ekscytujące” i może stanowić „okno” na dlaczego Neuron regeneracji jest tak ograniczona u ssaków, w tym ludzi.

„Jest dużo danych, które wskazują, że u ludzi, na podstawie całego szeregu urazów mózgu, jest ograniczona regeneracyjne odpowiedź, [ale] to nie wystarczy do naprawienia szkody, podobnie jak to jest w danio pręgowanego, a my naprawdę nie zrozumieć, dlaczego, „powiedział.

Koblar powiedział, następnym krokiem byłoby zobaczyć, co LTC4 „wygląda jak” u myszy, a następnie w ludzkiej tkanki mózgowej od banków mózgu, aby sprawdzić, czy podobna reakcja jest przestrzegana.

Kaslin dodał, że kolejnym kluczowym krokiem byłoby zidentyfikowanie dalej „molekuł tych”, jak LTC4, które są związane z regeneracją neuronów.

The mechanism that enables zebrafish to re-grow brain cells after injury has been identified, with potential implications for the way we treat brain trauma and diseases in humans, according to new research.

Scientists have long known zebrafish brains can, unlike human brains, regenerate after injury by activating stem cells, called radial glial cells – but the mechanism behind this, and why it is so limited in mammal brains, remained a mystery.

Now, researchers have discovered that regeneration in zebrafish brains is, surprisingly, linked to inflammation – a relatively poorly understood side effect of brain trauma.

“It’s previously been thought that inflammation would actually be very harmful, because it’s seen as a hallmark for poor regenerative outcomes [in humans],” said Jan Kaslin co-author of the paper, published in Science, and neurobiologist at Monash University in Melbourne, Australia. “But what we show in our paper is that inflammation is very beneficial to kick start the regeneration response in zebrafish.”

Acute versus chronic inflammation

By triggering inflammation in the brains of zebrafish – a small tropical freshwater fish and commonly studied model organism – scientists were able to set the regenerative process on course, in which a specialised signalling molecule coaxes stem cells into producing new neurones.

In mammals, including humans, chronic brain inflammation – inflammation that persists long after a brain trauma, such as a stroke – is linked with brain scarring and has been associated with diseases such as Alzheimer’s. Acute brain inflammation, on the other hand, is short lived and occurs directly after an injury, such as a blow to the head during a football match.

When a brain trauma occurs, immune cells build up at the site of the injured tissue. While these cells are associated with the detrimental scarring in humans, they did not appear to hamper new-neuron growth following acute inflammation in zebrafish – but in fact initiated regeneration.

“Let inflammation run its course”

To find the specific molecules mediating this response in zebrafish, the scientists screened for the response by injecting various candidate molecules along with fluorescent probes into uninjured and regenerating zebrafish brains. In doing so, they discovered a convincing candidate – a molecule called leukotriene C4 (LTC4) – which, when injected into the uninjured zebrafish brain, mimicked the regenerative response.

“This is exciting because it threads a link between the immune system’s first response – inflammation – and the induction of neural regenerative mechanisms,” commented Adam Svahn from the Brain and Mind Institute at the University of Sydney, Australia, who is an expert in inflammatory responses in the brain, but was not involved in this research.

“Using the accessibility of the zebrafish, it will be fascinating to start to understand the abilities and limitations of neural regeneration,” he said.

While taking anti-inflammatory drugs such as ibuprofen or aspirin is already advised against after a mild head injury, as it could increase the risk of bleeding, this latest research suggests doing so could also impede the brain’s ability to renew brain cells.

“What our study would sauggest is that it would be better to initially let inflammation have its course, because it may be important as a pro-regenerative mechanism,” Kaslin said. “However, it is important to keep in mind that brain injury and regeneration are very dynamic and complex processes.”

Treating trauma, slowing down disease

Kaslin said more research is needed to apply the findings to our much bigger, more complex human brains. However, he also said the discovery of LTC4 could assist in the development of treatments for humans.

“The pro-regenerative mechanisms identified in zebrafish could in the future be used to restrict damage after traumatic injury and to slow down neurodegenerative disorders,” he said. Such disorders include Alzheimer’s and Parkinson’s.

Simon Koblar, a neurologist at the Queen Elizabeth Hospital in Adelaide, South Australia, and neuroscientist at the University of Adelaide, said the research, which he wasn’t involved with, was “very exciting” and may provide a “window” onto why neuron regeneration is so limited in mammals, including humans.

“There’s a lot of data that shows that in humans, under a whole range of brain injuries, there is a limited regenerative response, [but] it’s not enough to repair the damage, like it is in zebrafish, and we don’t really understand why,” he said.

Koblar said the next step would be to see what LTC4 “looks like” in mice, and then in human brain tissue from brain banks, to see if a similar response is observed.

Kaslin added that another key step would be to identify further “molecular players”, like LTC4, that are associated with neurone regeneration.

Dodaj komentarz