Cuando los nervios periféricos se dañan y sus vías sinápticas vitales se interrumpen, tienen la capacidad de regenerarse y restablecer las conexiones perdidas. Pero, ¿qué pasa cuando un nervio se corta por completo, se pierde su ruta original? ¿Cómo funciona un axón en regeneración que busca reconectarse?con su objetivo adecuado, con tantas posibilidades y solo un camino correcto para restaurar el funcionamiento original, ¿sabe qué camino tomar? Usando un modelo de pez cebra transparente, los investigadores de la Escuela de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania, han identificado componentes clavede un mecanismo que permite que el sistema nervioso se cure a sí mismo. Su trabajo fue publicado en línea esta semana en neurona antes del problema de impresión.
"Se sabe desde hace más de cien años que los nervios periféricos pueden regenerarse", dijo el autor principal Michael Granato, PhD, profesor de Biología Celular y del Desarrollo. Sin embargo, la mecánica de la regeneración, incluida la cuestión de si la restauración de axonalLas ramas son aleatorias o guiadas de alguna manera, siguen siendo problemas sin resolver, en parte debido a la dificultad de observar el proceso en animales vivos. Usando peces cebra, que son transparentes en las etapas larvales, Granato y sus colegas pudieron obtener literalmente una ventana completamente nuevaen cómo se regeneran los axones.
"Lo que realmente marcó la diferencia es la capacidad de visualizar estos nervios antes y después de que se cortaran por completo", explicó. "En ningún otro sistema de vertebrados se puede hacer eso, por lo que no se puede estar seguro de lo que está pasando.. Por ejemplo, en un ratón, básicamente tienes que sacrificar al animal y mirar lo que sucedió después de la lesión. No sabes cómo era la situación antes, así que tienes que extrapolar y hacer suposiciones ".
Los investigadores utilizaron proteínas fluorescentes para etiquetar los axones de los nervios periféricos abdominales y de la espalda para observar la regeneración después de que los nervios fueran seccionados con un láser. Descubrieron que a medida que los conos de crecimiento axonal en regeneración alcanzan un punto de ramificación en el que tienen que 'elegir' ir en una direccióno el otro, explorarán los caminos correctos e incorrectos, pero solo el camino correcto será apoyado por componentes de la matriz extracelular MEC. La MEC es una mezcla de sustancias, incluyendo colágeno, carbohidratos y fluidos, producida porLas células están incrustadas en el ECM y pueden afectar su comportamiento. En el caso de los axones neuronales en regeneración, el ECM evita que los axones 'elijan' caminos incorrectos e inclina la balanza hacia la dirección de crecimiento correcta.
El equipo investigó a continuación los factores ECM que influyen en esta regeneración selectiva. "El sistema está muy influenciado por una vía genética que comienza con la expresión de un colágeno particular en las células gliales", dijo Granato. "Las células gliales que están cerca deun sitio de la lesión comienza a expresar el gen de colágeno 4a5, que tiene que ser modificado por una enzima particular llamada lh3 para ser secretada al espacio extracelular ".
El colágeno 4a5 y la proteína repelente axonal Slit1 están fuertemente regulados al alza después de una lesión nerviosa y forman un complejo. Las células en las que el colágeno y el slit1a están regulados al alza están en la ruta incorrecta. Forman una barrera porque el colágeno anclará el slit1, lo presentará alos axones, que tienen el receptor para slit1, y eso los hace girar o dejar de crecer, promoviendo así la regeneración de axones hacia sus trayectorias correctas y hacia sus objetivos originales. "La especificidad realmente proviene de slit1 y su receptor", explicó GranatoTambién señaló que los mismos genes se conservan en otros vertebrados, incluidos los humanos.
Estos experimentos son un paso importante en la comprensión de la regeneración del nervio periférico, estableciendo que decididamente no es un proceso aleatorio, sino que está controlado por vías genéticas particulares. Los investigadores planean profundizar en los mecanismos específicos en funcionamiento, incluida la posibilidad de que diferentes nervioslas extensiones celulares, como los axones, pueden controlar la regeneración en áreas separadas.
"Esta vía es altamente específica sólo para la rama del nervio dorsal", señaló Granato. "Si seccionamos los nervios ventrales, no se ven afectados por esta vía genética. Las preguntas son: ¿De dónde proviene esta especificidad?¿Algunos axones responden a esta vía y otros no? Eso es básicamente lo que sigue para nosotros; queremos saber cómo se logra la especificidad ".
Si bien las perspectivas de aplicaciones clínicas aún están en el futuro, el trabajo apunta a algunas nuevas e importantes direcciones de investigación. "Nos dice que hay vías que, en algún momento, podremos aprovechar para dirigir los axones de manera realmente adecuada.para regenerar los nervios ", señaló Granato." Incluso saber que en teoría uno puede hacer eso, porque hay genes para ello, es un hallazgo significativo ".
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Materiales proporcionado por Facultad de Medicina de la Universidad de Pensilvania . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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