Genetische Unterzeichnung eines Vital Gruppe von Neuronen Könnte Behandlungen Voraus für Rückenmarkverletzte , ALS

Wissenschaftler an der NYU Langone Medical Center haben zwei Gene bei der Festlegung der neuronalen Schaltkreisen , die das Atmen erforderlich beteiligt identifiziert. Sie berichten ihre Ergebnisse in einer Studie in der Dezember-Ausgabe veröffentlicht Nature Neuroscience. Die Entdeckung , auf Brief der Zeitschrift vorgestellten , konnte vorher Therapien für Rückenmarksverletzungen und neurodegenerative Erkrankungen wie helfen Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), die nach und nach Nervenzellen, die die Bewegung der Muskeln benötigt, um zu atmen, zu bewegen , und essen zu kontrollieren töten.

Die Studie identifiziert ein Molekular Code, der eine Gruppe von Muskel - Kontrolle Nervenzellen zusammen als Zwerchfellmotorsäule(PMC) bekannt unterscheidet . Diese Zellen liegen etwa auf halber Höhe der Rückseite des Halses , knapp oberhalb des vierten Halswirbels und sind " wahrscheinlich die wichtigsten motorischen Nervenzellen im Körper ", sagt Jeremy Dasen , PhD , Assistant Professor für Physiologie und Neurowissenschaften und Mitglied des Howard Hughes Medical Institute , die die Drei-Jahres- Studie mit Polyxeni Philippidou , PhD, Postdoc führte .

Schädigung der Teil des Rückenmarks , wo die PMC wohnt können sofort herunter Atem geschlossen. Aber relativ wenig über das, was unterscheidet PMC Neuronen aus dem benachbarten Neuronen bekannt sind, und wie PMC Neuronen entwickeln und zu verdrahten sich auf die Membran in den Fötus.

Die PMC -Zellen Relais einen konstanten Strom von elektrochemische Signale hinunter ihre gebündelten Axone und auf die Zwerchfellmuskeln , so dass die Lunge zu erweitern und zu entspannen in der natürlichen Atemrhythmus . " Wir haben jetzt eine Reihe von molekularen Markern , die diese Zellen zu unterscheiden von anderen Populationen von Motoneuronen , damit wir sie im Detail zu studieren und nach Wegen suchen , um ihr Überleben selektiv zu erhöhen ", sagt Dr. Dasen . Degeneration von Nervenzellen PMC ist die primäre Todesursache bei Patienten mit ALS und Rückenmarksverletzungen .

Um herauszufinden, was unterscheidet PMC Neuronen aus ihrer Rücken Nachbarn bei Mäusen , Dr. Philippidou injiziert eine retrograde fluoreszierenden Tracers in den Zwerchfellnerv , die Drähte der PMC auf die Membran , und sah dann für die spinale Neuronen, die leuchten wie der Tracer arbeitete sich Weg zurück in die PMC . Er verwendete transgene Mäuse , die das grün fluoreszierende Protein (GFP) in Motorneuronen und ihre Axone , um den Zwerchfellnerv sehen auszudrücken. Nach der Feststellung der charakteristischen Genexpressionsmuster dieser PMC Neuronen begann Dr. Philippidou , ihre jeweiligen Rollen zu bestimmen. Letztlich eine komplizierte Stamm von transgenen Mäusen , teilweise an Mäusen durch Mitarbeiter Lucie Jeannotte , PhD, an der Universität Laval in Quebec geliefert basiert , offenbart zwei Gene , HOXA5 und Hoxc5 , als die Hauptsteuerungender richtigen PMC Entwicklung. Hox-Gene (39 sind im Menschen exprimiert ) werden auch Master Genregulatoren tierischer Entwicklung bekannt.

Wenn HOXA5 und Hoxc5 in embryonalen Motoneuronen bei Mäusen zum Schweigen gebracht , die Forscher berichtet , schlägt der PMC ihrer üblichen , fest säulen Organisation zu bilden und nicht korrekt an der Membran , so dass ein neugeborenes Tier nicht in der Lage zu atmen. "Selbst wenn man diese Gene spät in der fetalen Entwicklung zu löschen , Tropfen und der PMC Neuronenpopulation der N. phrenicus nicht genügend Zweige auf Zwerchfellmuskeln bilden ", sagt Dr. Dasen .

Dr. Dasen plant, die Ergebnisse zu nutzen, um zu verstehen, die breitere Schaltung der Atmung - einschließlich Rhythmus generierenden Neuronen im Hirnstamm , was wiederum die auf Kohlendioxid-Werte sind , Stress Und andere Umweltfaktoren. " Jetzt, wo wir etwas über PMC -Zellen bekannt ist, können wir uns durch den breiteren Kreis arbeiten , um zu versuchen , herauszufinden, wie alle diese Verbindungen hergestellt werden ", sagt er .

"Wenn wir verstehen, wie die Atem Netzwerk verdrahtet können wir beginnen, neuartige Behandlungsmöglichkeiten für Atemstörungen wie Schlafapnoen zu entwickeln ", ergänzt Dr. Philippidou .

Ende Oktober Dr. Dasen verlor viele seiner transgenen Mäusen als Hurrikan Sandy schwemmten den Keller des Gebäudes Smilow an der NYU Langone Medical Center. Aber kurz vor dem Hurrikan , schickte er eine wichtige Gruppe dieser Mäuse zurück zu Dr. Jeannotte in Quebec ", so dass wir nicht alles verlieren ", sagt er .