Einige Neurone drehen, um Nachbarn zu alter Mitochondrien loswerden
Es ist allgemein angenommen, dass Zellen abgebaut und zu recyceln ihre eigene alte oder beschädigte Organellen , aber die Forscher an der Universität von Kalifornien, San Diego School of Medicine, The Johns Hopkins University School of Medicine und Kennedy Krieger Institute haben entdeckt, dass einige Neuronen übertragen unerwünschte Mitochondrien - die winzigen Kraftwerke innerhalb der Zellen - zu unterstützen Gliazellen genannt Astrozyten zur Entsorgung bringen.
Die Ergebnisse, die in der Online Early Edition von PNAS , empfehlen einige grundlegende Biologie muss überarbeitet , aber sie haben auch potenzielle Auswirkungen auf die Verbesserung des Verständnisses und der Behandlung von vielen neurodegenerativen und Stoffwechselstörungen .
"Es ist in Frage stellen die konventionelle Annahme, dass Zellen unbedingt ihre eigenen Organellen abbauen . Wir wissen noch nicht, wie generali dieser Prozess im Gehirn , aber unsere Arbeit legt nahe, es ist wahrscheinlich weit verbreitet ", sagte Mark H. Ellisman , PhD, Distinguished Professor für Neurowissenschaften , Direktor des Nationalen Zentrum für Mikroskopie und Imaging Research ( NCMIR ) an der UC San Diego und Co- Senior- Autor der Studie mit Nicholas Marsh - Armstrong , Ph.D., in der Abteilung für Neurowissenschaften an der Johns Hopkins University und der Hugo W . Moser Research Institute an der Kennedy Krieger Institute in Baltimore .
" Die Entdeckung von einem Standardverfahren für die Übertragung von Müll von Neuron zu Glia wird höchstwahrscheinlich für das Verständnis altersbedingten Rückgang der Funktion des Gehirns und neurodegenerativen oder Stoffwechselstörungen von großer Bedeutung sein , " Marsh - Armstrong sagte . " Wir erwarten, dass die Auswirkungen in anderen Bereichen der Biomedizin signifikant zu sein als gut. "
Abgebildet ist der Maus Sehnerv und Netzhaut , für die Weiterleitung Informationen vom Auge zum Gehirn verantwortlich . Das Gewebe wurde fluoreszierend angefärbt, um die Verteilung von Astrozyten (gelb), retinalen Ganglienzellen Axone (lila) , Myelin (grün) und Zellkerne (cyan) offenbaren. Retinalen Ganglienzellen Axone übertragen Mitochondrien zu benachbarten Astrozyten im Sehnervenkopf hinter der Netzhaut . Astrozyten verschlechtern die Mitochondrien in einem Prozess namens transmitophagy .
Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung von Mark Ellisman , NCMIR , UC San Diego.
Die Forscher untersuchten die speziell auf die Axone der retinalen Ganglienzellen in Mäusen , eine Art von Neuronen , die visuelle Informationen vom Auge an das Gehirn sendet . Die Untersuchung wurde durch Beobachtungen von Marsh - Armstrong aufgefordert, während des Studiums ein Mausmodell der Glaukom dass die Protein-Produkte von der Netzhaut wurden im Sehnervenkopf ( ONH ) direkt hinter dem Auge ansammeln .
Mit einer Kombination aus fortschrittlichen Mikroskopie und molekulare Techniken an den Ellisman und Marsh - Armstrong Labors entwickelt , entdeckten sie, dass beschädigte Mitochondrien in retinalen Ganglienzellen wurden in der ONH Schuppen , wo Ganglienzellen Axone verlassen das Auge auf den Sehnerv zum Gehirn zu bilden. Diese Mitochondrien wurden aufgenommen und durch benachbarte Astrozyten , die am häufigsten vorkommende Form von Gliazellen im Wirbeltiernervensystemsund die einzige Zelle, die zwischen den Nervenzellen und die Blutversorgung des Gehirns überbrückt abgebaut.
Die Entdeckung widerlegt die verbreitete Annahme , dass alle Zellen intern zu isolieren , abbauen und entfernen Sie beschädigte Materialien - ein Prozess, in der Regel als Autophagie bekannt ( griechisch für " sich selbst zu essen "). Wenn der Prozess beinhaltet Mitochondrien , es heißt mitophagy . Die von Marsh - Armstrong, Ellisman und Kollegen beschriebene Verfahren hat den Beinamen " transmitophagy . "
Die überraschenden Ergebnisse lassen noch Fragen zu beantworten . Zum Beispiel machen die Mitochondrien im ONH entfernt stammen nur von der Zahl der Bewohner in den langen leitenden Nervenfasern vom Auge zum Gehirn oder sind einige aktiv von der Netzhaut selbst transportiert?
Ellisman sagte, die Ergebnisse könnten zu einem besseren Verständnis - und vielleicht irgendwann die Behandlung - von diversen Erkrankungen. " Mitochondrien spielen eine herausragende Rolle in der Gesundheit von Axonen , die von grundlegender Bedeutung für den Anschluss Neuronen und der Übermittlung von Informationen sind . Es sollte eine Priorität , um weiter zu erforschen , was in transmitophagy und ob Mängel in diesem Phänomen beitragen zu neuronalen Funktionsstörungen oder Krankheit. "