Регенерация сетчатки
Регенерация сетчатки относится к восстановлению зрения у позвоночных, перенесших поражение или дегенерацию сетчатки.
Двумя наиболее хорошо изученными механизмами регенерации сетчатки являются клеточная регенерация и клеточная трансплантация. Регенеративные процессы могут найти применение у людей для лечения дегенеративных заболеваний сетчатки, таких как пигментный ретинит . В то время как млекопитающие, такие как люди и мыши, не обладают врожденной способностью к регенерации сетчатки, низшие позвоночные, такие как костистые рыбы и саламандры, способны регенерировать утраченную ткань сетчатки в случае повреждения.
По существу
[ редактировать ]У рыбок данио
[ редактировать ]Рыбы данио , как и другие костистые рыбы, обладают врожденной способностью восстанавливать повреждения сетчатки. Эта способность в сочетании со значительным сходством структуры сетчатки костистых костей и млекопитающих делает рыбок данио привлекательной моделью для изучения регенерации сетчатки. [ 1 ] Глия Мюллера представляет собой тип глиальных клеток, присутствующих как в сетчатке костистых костей, так и в сетчатке млекопитающих. Регенерация сетчатки у рыбок данио опосредована глией Мюллера, которая дедифференцируется в стволоподобные клетки и пролиферирует в нейральные клетки-предшественники в ответ на повреждение сетчатки. Хотя деление Мюллера глии отвечает за регенерацию сетчатки во всех случаях ее повреждения, фоторецепторов особенно хорошо охарактеризован случай потери из-за светового повреждения. В ответ на абляцию фоторецепторов глия Мюллера дедифференцируется и подвергается одному асимметричному делению с образованием нейронной клетки-предшественника и новой глиальной клетки Мюллера. Нейральные клетки-предшественники размножаются, образуя кластер нейральных предшественников, которые мигрируют к внешнему ядерному слою сетчатки и дифференцируются в фоторецепторы для замены потерянных клеток. [ 2 ] Этот процесс восстанавливает функцию сетчатки травмированной рыбы. Понимание основных механизмов может дать представление о вариантах лечения дегенеративных заболеваний сетчатки у млекопитающих.
Несколько белков и сигнальных путей были описаны и охарактеризованы в процессе регенерации сетчатки. Роли нескольких важных элементов кратко изложены ниже: [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
| Белок | Общая роль | Роль в регенерации сетчатки |
|---|---|---|
| ФНО-а | вызывает воспаление, индуцирует апоптоз | сигнализирует Мюллеровой глии о необходимости дедифференцировки |
| Нотч | регулирует дифференцировку и определение судьбы клеток | поддерживает мюллеровское глиальное состояние |
| N-кадгерин | опосредует межклеточные взаимодействия, стимулирует наведение аксонов | направляет миграцию нервных клеток-предшественников |
| Ascl1 | опосредует нейрогенез | способствует мюллеровской глиальной дедифференцировке |
| β-катенин | активирует Wnt путь | необходим для пролиферации глии Мюллера |
Дифференциация предшественников палочек - это еще один механизм, с помощью которого рыбки данио могут заменять потерянные нейроны сетчатки. Предшественники палочек производятся во время нормального роста рыбок данио и локализуются во внешнем ядерном слое сетчатки. В случае хронической или мелкомасштабной гибели фоторецепторов палочек предшественники палочек пролиферируют и дифференцируются в новые фоторецепторы палочек. [ 8 ] Эту популяцию клеток-предшественников можно стимулировать к пролиферации с помощью таких средств, как инъекция гормона роста или селективная гибель палочек-фоторецепторов. Однако, поскольку этот регенеративный ответ более ограничен, чем ответ, опосредованный глией Мюллера, о его основных механизмах известно гораздо меньше.
У мышей
[ редактировать ]Мыши, как и другие млекопитающие, не обладают врожденной способностью регенерировать повреждения сетчатки. Вместо этого повреждение сетчатки у млекопитающих обычно приводит к глиозу и образованию рубцов, которые нарушают нормальную функцию сетчатки. Ранее лечение поврежденных глаз эпидермальным фактором роста вызывало пролиферацию глии Мюллера в глазу мыши, но генерация нейронов происходила только при одновременной сверхэкспрессии Ascl1 . [ 9 ] Совсем недавно мощная пролиферация глии Мюллера и последующая дифференцировка нейронов была обнаружена при использовании агониста альфа-7-нАХР, PNU-282987. [ 10 ] Требуется дополнительная информация о задействованных сигнальных путях, прежде чем регенерация, опосредованная мюллеровской глией, станет жизнеспособным методом лечения для восстановления зрения в сетчатке млекопитающих.
Другие подходы к регенерации сетчатки включают лечение клеточной трансплантацией. В результатах, представленных в журнале « Записки Национальной академии наук » в 2012 году, исследовательская группа офтальмологической лаборатории Наффилда под руководством доктора Роберта Макларена из Оксфордского университета восстановила зрение полностью слепым мышам с помощью инъекций светочувствительных клеток в их клетки. глаза. Мыши страдали от полного отсутствия фоторецепторных клеток в сетчатке и не могли отличать свет от темноты. Многообещающие результаты при использовании того же лечения были достигнуты на мышах, страдающих ночной слепотой. Несмотря на вопросы о качестве восстановленного зрения, данное лечение дает надежду людям с нарушениями зрения, в том числе с дегенеративными заболеваниями глаз, такими как пигментный ретинит .
Процедура включала инъекцию предшественников стержней , которые сформировали «анатомически четкий и соответствующим образом поляризованный внешний ядерный слой » — две недели спустя сформировалась сетчатка с восстановленными связями и зрением, доказав, что можно реконструировать весь светочувствительный слой. Исследователи из офтальмологической больницы Мурфилдс уже использовали эмбриональные стволовые клетки человека для замены пигментированной оболочки сетчатки у пациентов с болезнью Штаргардта . Команда также восстанавливает зрение слепым пациентам с помощью электронного имплантата сетчатки , который работает по аналогичному принципу замены функции светочувствительных фоторецепторных клеток .
У людей
[ редактировать ]
В феврале 2013 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило использование системы протезов сетчатки Argus II [1] . [ 11 ] что делает его первым одобренным FDA имплантатом для лечения дегенерации сетчатки. Устройство может помочь взрослым с РП, потерявшим способность воспринимать формы и движения, стать более мобильными и выполнять повседневную деятельность.
Внешние ссылки
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фадул, Дж. М.; Даулинг, Дж. Э. (2008). «Рыбки данио: модельная система для изучения генетики глаз» . Прога Retin Eye Res . 27 (1): 89–110. doi : 10.1016/j.preteyeres.2007.08.002 . ПМК 2271117 . ПМИД 17962065 .
- ^ Горсач, РА; Хайд, ДР (2014). «Регуляция глиально-зависимой регенерации нейронов Мюллера в поврежденной сетчатке взрослых рыбок данио» . Exp Eye Res . 123 : 131–40. дои : 10.1016/j.exer.2013.07.012 . ПМЦ 3877724 . ПМИД 23880528 .
- ^ Ascl1a (2010). « Сигнальный путь микроРНК let-7 -» . Природная клеточная биология . 12 (11): 1101–1107. дои : 10.1038/ncb2115 . ПМЦ 2972404 . ПМИД 20935637 .
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Ван, Дж; Рамачандран, Р.; Гольдман, Д. (2012). «HB-EGF необходим и достаточен для дедифференцировки глии Мюллера и регенерации сетчатки» . Ячейка разработчиков . 22 (2): 334–47. дои : 10.1016/j.devcel.2011.11.020 . ПМЦ 3285435 . ПМИД 22340497 .
- ^ Нагашима, М; Бартель, ЛК; Раймонд, Пенсильвания (2013). «Самообновляющееся деление глиальных клеток рыбок данио Мюллера генерирует предшественники нейронов, которым требуется N-кадгерин для регенерации нейронов сетчатки» . Разработка . 140 (22): 4510–21. дои : 10.1242/dev.090738 . ПМК 3817940 . ПМИД 24154521 .
- ^ Коннер, К; Акерман, К.М.; Лане, М; Хобгуд, Дж. С.; Хайд, ДР (2014). «Подавление передачи сигналов notch и экспрессия TNFα достаточны для имитации регенерации сетчатки путем индукции пролиферации глии Мюллера с образованием коммитированных клеток-предшественников» . Дж. Нейроски . 34 (43): 14403–19. doi : 10.1523/JNEUROSCI.0498-14.2014 . ПМК 4205560 . ПМИД 25339752 .
- ^ Мейерс, Джейсон Р.; Ху, Лили; Моисей, Ариэль; Каболи, Кавон; Папандреа, Аннемари; Раймонд, Памела А. (2012). «Передача сигналов β-catenin/Wnt контролирует судьбу предшественников в развивающейся и регенерирующей сетчатке рыбок данио» . Нейронное развитие . 7:30 . дои : 10.1186/1749-8104-7-30 . ПМЦ 3549768 . ПМИД 22920725 .
- ^ Монтгомери, JE; Парсонс, MJ; Хайд, ДР (2010). «Новая модель абляции сетчатки демонстрирует, что степень гибели палочек регулирует происхождение регенерированных фоторецепторов палочек рыбок данио» . Джей Комп Нейрол . 518 (6): 800–14. дои : 10.1002/cne.22243 . ПМЦ 3656417 . ПМИД 20058308 .
- ^ Гольдман, Дэниел (2014). «Перепрограммирование глиальных клеток Мюллера и регенерация сетчатки» . Обзоры природы Неврология . 15 (7): 431–442. дои : 10.1038/nrn3723 . ПМЦ 4249724 . ПМИД 24894585 .
- ^ Вебстер, Марк К.; Кули-Темм, Синтия А.; Барнетт, Джозеф Д.; Бах, Харрисон Б.; Вайннер, Джессика М.; Вебстер, Сара Э.; Линн, Синди Л. (27 марта 2017 г.). «Доказательства наличия BrdU-положительных нейронов сетчатки после применения агониста никотиновых ацетилхолиновых рецепторов Alpha7» . Нейронаука . 346 : 437–446. doi : 10.1016/j.neuroscience.2017.01.029 . ISSN 1873-7544 . ПМЦ 5341387 . ПМИД 28147247 .
- ^ «FDA одобрило первый имплантат сетчатки для лечения редких заболеваний глаз» . Рейтер . 14 февраля 2013 г.