Аксоны — длинные продолжения нейронов — это дороги, которые позволяют нейронной информации перемещаться с места на место, и их пути, как правило, специфичны для каждого из наших органов чувств, в конечном итоге достигая разных мест в нашем мозгу и спинном мозге. Во время развития рост аксонов определяется закономерным распределением молекул, которые либо притягивают, либо отталкивают их, заставляя двигаться в правильном направлении.«Хотя известно, что многие белки направляют рост аксонов и формирование сети, — говорит старший руководитель группы Хироюки Камигучи, — мы обнаружили, что глиальные клетки обладают способностью выделять структурные липиды мембран в определенных паттернах, которые затем могут контролировать миграцию аксонов и организацию нейронов. В этом случае мы обнаружили, что липид под названием LysoPtdGlc играет важную роль в разделении аксонов нейронов, воспринимающих боль и положение, друг от друга ».
Прежде чем попасть в наш мозг, первая остановка сенсорной информации от нашей кожи и мышц — это спинной мозг. Аксоны, несущие эту информацию, вместе входят в спинной мозг, но вскоре разделяются.
Те, кто отвечает за чувство боли — ноцицепция — перемещаются вдоль спинного мозга, в то время как те, которые сообщают нам, где находятся наши мышцы — проприоцепция — перемещаются в соседнюю область ближе к средней линии.Когда исследователи пометили срезы спинного мозга цыплят маркерами LysoPtdGlc и двух разных типов сенсорных нейронов, они обнаружили, что LysoPtdGlc был расположен только рядом с областью средней линии, где расположены аксоны, определяющие положение. Это привело команду к предположению, что когда аксоны чувствительных к боли нейронов сталкиваются с LysoPtdGlc, они отталкиваются от этой области средней линии и вынуждены перемещаться в более латеральной области спинного мозга.
Чтобы проверить эту теорию, они посмотрели, как культивируемые нейроны, чувствительные к боли, реагируют на LysoPtdGlc, обнаружив, что градиенты LysoPtdGlc отталкивают аксоны от нейронов, чувствительных к боли. Эта функция LysoPtdGlc была подтверждена, когда блокирование доступа к липиду экспериментальным антителом предотвращало отталкивание чувствительных к боли нейронов.Затем исследователи перенесли свои эксперименты из чашки Петри и ввели антитело в спинной мозг куриных эмбрионов. Их гипотеза о том, что LysoPtdGlc отвечает за управление ростом аксонов, оказалась верной; аксоны чувствительных к боли нейронов больше не отталкивались, а вместо этого мигрировали в область спинного мозга, зарезервированную для чувствительных к положению нейронов.
Камигучи отмечает, что «исследование липидов технически сложно, но может раскрыть важные биологические процессы, которые не регулируются механизмами на основе белков». В соответствии с этим предсказанием, команда смогла раскрыть, как LysoPtdGlc отталкивает чувствительные к боли нейронные волокна.После определения того, что способность LysoPtdGlc отталкивать аксоны, чувствительные к боли, контролируется с помощью определенного типа белкового рецептора на аксонах, команда проверила более 100 рецепторов и обнаружила один — GPR55 — который хорошо реагировал на LysoPtdGlc. Команда подтвердила, что этот белок также экспрессируется в спинном мозге, и когда они пометили аксоны у мышей с нокаутом GPR55, они обнаружили, что аксоны, чувствительные к боли, ошибочно вошли в верхнюю медиальную часть спинного мозга — аналогично тому, когда они блокировали LysoPtdGlc функционирует путем инъекции антитела в спинной мозг цыпленка.
«С этими открытиями, — говорит Камигучи, — мы можем начать исследовать, может ли эта липидная сигнальная система быть терапевтической мишенью для травм спинного мозга. Я надеюсь, что наш успех здесь может облегчить междисциплинарное сотрудничество, направленное на решение других проблем в биомедицинских исследованиях. "
