Исследователи из Университета штата Юта получили новое понимание регуляции генерации нервных клеток у взрослых в гипоталамусе, части мозга, которая регулирует многие аспекты поведения, настроения и метаболизма. В сентябре. 10, 2012, выпуск Developmental Cell, они сообщают, что сеть межклеточной коммуникации, известная как сигнальный путь Wnt, играет важную роль как в производстве, так и в специализации предшественников нервных клеток в гипоталамусе.
Гипоталамус – это очень сложная область мозга, которая контролирует голод, жажду, утомляемость, температуру тела и сон. Он также связывает центральную нервную систему с системой организма, которая регулирует уровень гормонов. Недавние исследования показали, что гипоталамус является одной из частей мозга, в которой нейрогенез, рождение новых нервных клеток, продолжается на протяжении всей взрослой жизни.
"В нашей более ранней работе мы обнаружили, что передача сигналов Wnt необходима для нейрогенеза в эмбриональном гипоталамусе рыбок данио," говорит Ричард Дорски, доктор философии.D., адъюнкт-профессор нейробиологии и анатомии Медицинской школы Университета Юты и старший автор исследования. "Мы также обнаружили, что у рыбок данио и передача сигналов Wnt, и гипоталамический нейрогенез продолжаются во взрослом возрасте. Целью этого исследования было определение конкретных ролей передачи сигналов Wnt в нейрогенезе."
Путь передачи сигналов Wnt представляет собой сеть белков, которые передают сигналы от поверхности клетки к ДНК в ядре клетки для регулирования экспрессии генов, и известно, что он играет важную роль в межклеточной коммуникации как у эмбрионов, так и у взрослых. В этом исследовании Дорски и его коллеги продемонстрировали, что у эмбрионов рыбок данио передача сигналов Wnt присутствует в клетках-предшественниках, которые активно размножаются в гипоталамусе. Клетки-предшественники обладают потенциалом делиться и дифференцироваться на различные специализированные типы клеток. Дорски и его коллеги также обнаружили, что передача сигналов Wnt по-прежнему необходима для нейрогенеза гипоталамуса на протяжении всей жизни.
Нервные клетки-предшественники возникают из нервных стволовых клеток и сохраняют способность развиваться в более специализированные типы нервных клеток. После формирования эмбриона некоторые нервные стволовые клетки бездействуют в головном и спинном мозге, пока не активируются, чтобы служить системой восстановления. Когда происходит повреждение или смерть ткани, химические вещества запускают эти нервные стволовые клетки, чтобы производить нервные клетки-предшественники, которые помогают в восстановлении тканей. Недавние исследования показывают, что другие нейронные клетки-предшественники продолжают создавать новые нервные клетки в неповрежденном мозге и вносить свой вклад в пластичность мозга в ответ на изменения в окружающей среде.
"С функциональной точки зрения пока не ясно, почему способность непрерывно продуцировать нервные клетки гипоталамуса важна для взрослых рыбок данио," говорит Дорский. "Однако у взрослых мышей гипоталамический нейрогенез, по-видимому, играет важную роль в регуляции пищевого поведения из-за изменений окружающей среды."
Дорски и его коллеги обнаружили, что роль сигнального пути Wnt различается у эмбрионов и взрослых. У эмбрионов рыбок данио активация передачи сигналов Wnt необходима для пролиферации клеток-предшественников, способствующих росту структур мозга. Однако на более поздних стадиях развития, включая взрослую жизнь, передача сигналов Wnt должна быть активной, чтобы нейральные клетки-предшественники совершили превращение в нервные клетки, но затем она должна подавляться, чтобы эти клетки завершили процесс дифференцировки. Примечательно, что Дорски и его коллеги также обнаружили, что мыши демонстрируют аналогичный образец активности Wnt.
"По сравнению с другими областями мозга гипоталамус относительно не изучен как модель постэмбрионального нейрогенеза," говорит Дорский. "Наше исследование представляет собой значительный вклад в эту область, потому что оно устанавливает гипоталамус позвоночных в качестве модели дифференцировки регулируемых Wnt нейральных предшественников, которая может быть использована, чтобы пролить свет на пластичность мозга взрослого человека."