Schlüsselenzym für Beteiligte in Schutz Nerven Von Degeneration Identifizierte

Eine neue Tiermodell der Nervenverletzung gebracht hat , um eine kritische Rolle eines Enzyms namens NMNAT in Nervenfaser Wartung und Neuroprotektion zu beleuchten. Das Verständnis biologischer Prozesse bei der Erhaltung gesunder Nerven und Wegräumen beschädigten diejenigen, können Wissenschaftler Ziele für Drogen zu neurodegenerativen Erkrankungen wie Chorea Huntington und Parkinson , aber auch Hilfe in Situationen akuter Nervenschäden, zu mildern , wie Rückenmarksverletzungen bieten beteiligt.

University of Pennsylvania Biologen entwickelt das Modell in der erwachsenen Fruchtfliege Drosophila melanogaster .

"Wir werden mit der Grundleistung der Fliege zu überlegen, wie Neuronen in akuten Verletzungen Situationen beschädigt lernen", sagte Nancy Bonini , Senior-Autor der Forschung und ein Professor in der Abteilung für Biologie an der Penn . "Unsere Arbeit zeigt, dass NMNAT können Schlüssel sein. "

Die Studie wurde veröffentlicht in Current Biology .Erster Autor der Studie ist Postdoc Yanshan Fang, mit zusätzlichen Beiträgen von Postdoc-Forscher Lorena Soares und ForschungstechnikerXiuyin Teng und Melissa Geary , alle Penns Fachbereich Biologie .

Wenn eine Nerven erleidet einen akuten Verletzungen - wie man durch eine Stichverletzung verursacht werden , zum Beispiel, oder ein gebrochener Knochen , dass Schäden, die in der Nähe Gewebe - die lange Projektion der Nervenzelle , die so genannte Axone , können verletzt und degenerierte zu werden. Der Prozess, bei dem es zerfällt als Waller Waller oder artigen Degeneration bekannt und ist ein aktiver, geordneter Prozess .

Obwohl diese Funktion eliminiert beschädigten Nervenzellen entscheidend ist , haben Biologen nicht haben ein klares Verständnis aller molekularen Signalwegen , die den Prozess steuern.

Bonini Labor zuvor auf chronischen neurodegenerativen Erkrankungen fokussiert , sondern machte diesen Ausflug in die akute Nervenverletzung zu bestimmen, ob mechanistische Überschneidungen zwischen akuten und chronischen Verletzungen Axon Neurodegeneration existieren. Sie durchsuchten zunächst nach einem geeigneten Nervenbahnen zum Ziel und identifiziert die Flügel der erwachsenen Fliegen als Hauptoption.

Die Fliege Flügel ist nicht nur durchscheinend und ein Produkt der langen Nervenfasern, die leicht beobachtet werden kann , aber es kann auch geschnitten werden, um Verletzungen , ohne das Töten der Fliegen bewirken. Auf diese Weise können die Forscher die Reaktion des Tieres auf Nervenverletzung für Wochen folgen.

Mit verschiedenen Reagenzien zu genetischen Eigenschaften der Fliege zu manipulieren , bestätigt das Team , dass der Schnitt Flügel Nerven unterzog Waller-Degeneration . Sie testeten dann Versionen NMNAT und anderen Protein namens WldS , die alle zuvor gezeigt hatte, Nerven -Degeneration zu schützen, um zu sehen, wenn einer dieser Punkte könnte den Prozess zu stoppen . Alle erheblich verzögert Neurodegeneration . Selbst eine Form NMNAT , die nicht in anderen Tiermodellen gearbeitet drückt Degeneration, wenn auch in geringerem Ausmaß .

"Das zeigt, dass unser Test ist wirklich empfindlich ", sagte Bonini . " Diese Empfindlichkeit könnte uns helfen, zu identifizieren Gene, die zum Schutz gegen die Nervendegeneration moderate obwohl wichtige Funktionalität zu haben."

Die Untersuchungen in den Flügel Nerven zeigte auch, dass die degenerierenden Axons " zurück gestorben" Fragmentierung zunächst aus den Nervenendigungen , die Seite, die am weitesten von der Nervenzelle Körper - ein Muster ähnlich dem , was in anderen Erkrankungen gesehen.

Mehr tun genetische Basteln zeigten die Forscher, dass, wenn eigene NMNAT das Tier erschöpft war , die Nerven in der gleichen Weise fragmentiert , als ob das Axon physisch geschnitten. Und wenn NMNAT und die anderen "Rettung" Proteine ​​zurück zu diesen genetisch veränderten Fliegen aufgenommen , waren sie in der Lage, Degeneration blockieren , Hervorhebung , dass NMNAT ist entscheidend für die Erhaltung gesunder Axone .

In einer letzten Gruppe von Experimenten suchten die Biologen einzuengen , wo in den Nervenzellen NMNAT könnte funktionieren. Sie konzentrierten sich auf Mitochondrien, die Kraftwerke der Zellen . Wenn sie eine genetische Linie von Fliegen, die Mitochondrien aus der Eingabe der Axon Fasern blockiert erstellt , degenerierte die Nervenbahnen wieder in einer sterbenden Rück Mode. Jetzt noch WldS und NMNAT konnte Axondegeneration verhindern , was darauf hindeutet , dass diese Proteine ​​wirken auf und erfordern das Vorhandensein von axonalen Mitochondrien gesunde Nerven im Normalliniebeizubehalten.

Flipping dieses Szenario um , sahen sie , um zu sehen , was aus den Mitochondrien von Fliegen nach Nervenverletzung . Als sie die Flügel Nervenaxone geschnitten , die Mitochondrien schnell verschwunden. Doch sie können weitgehend die Mitochondrien zu bewahren durch Erhöhung der Expression von NMNAT .

Die Ergebnisse , zusammen mit den Ergebnissen anderer Studien entnommen , legen nahe, dass NMNAT können Mitochondrien in irgendeiner Weise zu stabilisieren , um die Axone in einem gesunden Zustand zu halten.

"Wir haben einige Hoffnung , dass diese Proteine ​​oder ihre Aktivität vielleicht eines Tages als Wirkstoffziele dienen oder könnte die Grundlage für einen therapeutischen Fortschritt bieten", sagte Bonini . " Aber jetzt ist meine Hoffnung , dass die Macht der Fliege Modell eröffnet viele neue Forschungsrichtungen und neue Wege, die Ziele für die Entwicklung in der Zukunft sein könnte. "