Regeneracja siatkówki

Pręciki, czopki i warstwy nerwowe w siatkówce. Przód (przedni) oka znajduje się po lewej stronie. Światło (od lewej) przechodzi przez kilka przezroczystych warstw nerwów, aby dotrzeć do pręcików i czopków (skrajnie po prawej). Zmiany chemiczne w pręcikach i czopkach wysyłają sygnał z powrotem do nerwów. Sygnał trafia najpierw do komórek dwubiegunowych i poziomych (warstwa żółta), następnie do komórek amakrynowych i komórek zwojowych (warstwa fioletowa), a następnie do włókien nerwu wzrokowego. W tych warstwach przetwarzane są sygnały. Po pierwsze, sygnały zaczynają się od surowych wyników punktów w komórkach pręcika i stożka. Następnie warstwy nerwowe identyfikują proste kształty, takie jak jasne punkty otoczone ciemnymi punktami, krawędzie i ruch. (Na podstawie rysunku autorstwa Ramón i Cajal .)

Regeneracja siatkówki odnosi się do przywrócenia wzroku u kręgowców, które doznały uszkodzeń siatkówki lub zwyrodnienia siatkówki.

Dwa najlepiej zbadane mechanizmy regeneracji siatkówki to regeneracja komórkowa i przeszczep komórkowy. Procesy regeneracyjne mogą mieć zastosowanie u ludzi w leczeniu zwyrodnieniowych chorób siatkówki, takich jak barwnikowe zwyrodnienie siatkówki . Podczas gdy ssakom, takim jak ludzie i myszy, brakuje wrodzonej zdolności do regeneracji siatkówki, niższe kręgowce, takie jak doskonałokostne i salamandry, są zdolne do regeneracji utraconej tkanki siatkówki w przypadku uszkodzenia.

Przez stworzenie

W danio pręgowanym

Danio pręgowany , podobnie jak inne ryby teleostalne, posiada wrodzoną zdolność regeneracji uszkodzeń siatkówki. Ta zdolność w połączeniu ze znacznym podobieństwem między doskonałokostną a strukturą siatkówki ssaków sprawia, że ​​danio pręgowany jest atrakcyjnym modelem do badań regeneracji siatkówki. Glej Mullera to rodzaj komórek glejowych występujących zarówno w siatkówce dokostnej, jak i siatkówce ssaków. W regeneracji siatkówki u danio pręgowanego pośredniczy glej Mullera, który w odpowiedzi na uszkodzenie siatkówki ulega odróżnicowaniu w komórki macierzyste i proliferuje w neuronalne komórki progenitorowe . O ile podział glejowy Mullera odpowiada za regenerację siatkówki we wszystkich przypadkach uszkodzenia siatkówki, o tyle w przypadku Szczególnie dobrze scharakteryzowano utratę fotoreceptorów w wyniku uszkodzenia światłem. W odpowiedzi na ablację fotoreceptorów glej Mullera ulega odróżnicowaniu i przechodzi pojedynczy asymetryczny podział, w wyniku czego powstaje neuronalna komórka progenitorowa i nowa komórka glejowa Mullera. Neuronowe komórki progenitorowe proliferują, tworząc skupisko neuronalnych progenitorów, które migrują do zewnętrznej warstwy jądrowej siatkówki i różnicują się w fotoreceptory, aby zastąpić utracone komórki. Proces ten przywraca funkcję siatkówki uszkodzonym rybom. Zrozumienie leżących u podstaw mechanizmów może zapewnić wgląd w możliwości leczenia zwyrodnieniowych chorób siatkówki u ssaków.

Opisano i scharakteryzowano kilka białek i szlaków sygnałowych w procesie regeneracji siatkówki. Poniżej podsumowano role kilku ważnych elementów:

Białko Rola ogólna Rola w regeneracji siatkówki
TNF-a indukuje stan zapalny, indukuje apoptozę sygnalizuje Mullerowi glia potrzebę odróżnicowania
Karb reguluje różnicowanie i determinację losu komórki utrzymuje spokój glejowy Mullera
N-kadheryna pośredniczy w interakcjach komórka-komórka, stymuluje prowadzenie aksonów kieruje migracją neuronalnych komórek progenitorowych
Ascl1 pośredniczy w neurogenezie przyczynia się do odróżnicowania glejowego Mullera
β-katenina aktywuje szlak Wnt niezbędne do proliferacji glejów Mullera

pręcików to kolejny mechanizm, dzięki któremu danio pręgowany może zastąpić utracone neurony siatkówki. Prekursory pręcików powstają podczas normalnego wzrostu danio pręgowanego i lokalizują się w zewnętrznej warstwie jądrowej siatkówki. W przypadku przewlekłej lub niewielkiej śmierci fotoreceptorów pręcików, prekursory pręcików proliferują i różnicują się w nowe fotoreceptory pręcików. Tę populację komórek progenitorowych można indukować do proliferacji za pomocą środków takich jak wstrzyknięcie hormonu wzrostu lub selektywna śmierć komórek fotoreceptorów pręcików. Jednakże, ponieważ ta odpowiedź regeneracyjna jest bardziej ograniczona niż odpowiedź, w której pośredniczy glej Mullera, znacznie mniej wiadomo na temat jej mechanizmów.

W myszach

Myszy, podobnie jak inne ssaki, nie wykazują wrodzonej zdolności do regeneracji uszkodzeń siatkówki. Zamiast tego uszkodzenie siatkówki u ssaków zwykle skutkuje gliozą i tworzeniem się blizn, które zakłócają normalne funkcjonowanie siatkówki. Wcześniej leczenie uszkodzonych oczu naskórkowym czynnikiem wzrostu indukowało proliferację glejów Mullera w oku myszy, ale wytwarzanie neuronów następowało tylko przy jednoczesnej nadekspresji Ascl1 . Niedawno zaobserwowano silną proliferację glejów Mullera i późniejsze różnicowanie neuronów przy użyciu agonisty alfa 7 nAChR, PNU-282987. Wymaganych jest więcej informacji na temat zaangażowanych szlaków sygnałowych, zanim regeneracja za pośrednictwem glejów Mullera stanie się realną metodą leczenia przywracającą wzrok w siatkówkach ssaków.

Inne metody regeneracji siatkówki obejmują zabiegi przeszczepiania komórek. W odkryciach przedstawionych w czasopiśmie „ Proceedings of the National Academy of Sciences ” w 2012 roku zespół badawczy Nuffield Laboratory of Ophtalmology pod kierownictwem dr Roberta MacLarena z Uniwersytetu Oksfordzkiego przywrócił wzrok całkowicie ślepym myszom poprzez wstrzyknięcie do ich komórek komórek światłoczułych. oczy. Myszy cierpiały na całkowity brak komórek fotoreceptorowych w siatkówkach i nie potrafił odróżnić światła od ciemności. Obiecujące wyniki przy zastosowaniu tego samego leczenia uzyskano w przypadku myszy ślepych na noc. Pomimo pytań o jakość przywróconego widzenia, zabieg ten daje nadzieję osobom z dysfunkcjami wzroku, w tym ze zwyrodnieniowymi chorobami oczu, takimi jak barwnikowe zwyrodnienie siatkówki .

Procedura polegała na wstrzyknięciu prekursorów pręcików , które utworzyły „anatomicznie odrębną i odpowiednio spolaryzowaną zewnętrzną warstwę jądrową ” – dwa tygodnie później utworzyła się siatkówka z przywróconymi połączeniami i wzrokiem, co udowodniło, że możliwe jest zrekonstruowanie całej warstwy światłoczułej. Naukowcy z Moorfields Eye Hospital używali już ludzkich embrionalnych komórek macierzystych do zastąpienia barwnikowej wyściółki siatkówki u pacjentów z chorobą Stargardta . Zespół przywraca także wzrok niewidomym pacjentom za pomocą elektronicznego implantu siatkówki który działa na podobnej zasadzie zastąpienia funkcji światłoczułych komórek fotoreceptorów .

W ludziach

Section through retina

W lutym 2013 roku amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków zatwierdziła stosowanie systemu protezy siatkówki Argus II [1] , co czyni go pierwszym implantem zatwierdzonym przez FDA do leczenia zwyrodnienia siatkówki. Urządzenie może pomóc dorosłym z RP, którzy utracili zdolność postrzegania kształtów i ruchu, w zwiększeniu mobilności i wykonywaniu codziennych czynności.

Linki zewnętrzne

  1. Bibliografia    Linki zewnętrzne Dowling, JE (2008). „Danio pręgowany: system modelowy do badania genetyki oczu” . Prog Retin Eye Res . 27 (1): 89–110. doi : 10.1016/j.preteyeres.2007.08.002 . PMC 2271117 . PMID 17962065 .
  2. ^    Gorsuch, RA; Hyde, Dr. (2014). „Regulacja zależnej od glejów regeneracji neuronów Müllera w uszkodzonej siatkówce dorosłego danio pręgowanego” . Rozdzielczość oka Exp . 123 : 131–40. doi : 10.1016/j.exer.2013.07.012 . PMC 3877724 . PMID 23880528 .
  3. ^    Ascl1a (2010). „ Szlak sygnałowy mikroRNA let-7 –” . Biologia komórki natury . 12 (11): 1101–1107. doi : 10.1038/ncb2115 . PMC 2972404 . PMID 20935637 .
  4. Bibliografia    _ Ramachandran, R; Goldman, D (2012). „HB-EGF jest niezbędny i wystarczający do odróżnicowania glejów Müllera i regeneracji siatkówki” . Komórka deweloperska . 22 (2): 334–47. doi : 10.1016/j.devcel.2011.11.020 . PMC 3285435 . PMID 22340497 .
  5. ^    Nagashima, M.; Barthel, ŁK; Raymond, Pensylwania (2013). „Samoodnawiający się podział komórek glejowych danio pręgowanego Müllera generuje neuronalne progenitory, które wymagają N-kadheryny do regeneracji neuronów siatkówki” . Rozwój . 140 (22): 4510–21. doi : 10.1242/odw.090738 . PMC 3817940 . PMID 24154521 .
  6. ^    Conner, C; Ackermana, KM; Lahne, M; Hobgood, JS; Hyde, Dr. (2014). „Tłumienie sygnalizacji notch i ekspresja TNFα są wystarczające, aby naśladować regenerację siatkówki poprzez indukcję proliferacji glejowej Müllera w celu wytworzenia zaangażowanych komórek progenitorowych” . J Neurosci . 34 (43): 14403–19. doi : 10.1523/JNEUROSCI.0498-14.2014 . PMC 4205560 . PMID 25339752 .
  7. ^    Meyers, Jason R.; Hu, Lily; Mojżesz, Ariel; Kaboli, Kavon; Papandrea, Annemarie; Raymond, Pamela A. (2012). „Sygnalizacja β-katenina / Wnt kontroluje los komórek progenitorowych w rozwijającej się i regenerującej siatkówce danio pręgowanego” . Rozwój neuronalny . 7:30 . doi : 10.1186/1749-8104-7-30 . PMC 3549768 . PMID 22920725 .
  8. ^    Montgomery, JE; Parsons, MJ; Hyde, Dr. (2010). „Nowy model ablacji siatkówki pokazuje, że stopień śmierci pręcików reguluje pochodzenie zregenerowanych fotoreceptorów pręcików danio pręgowanego” . J Comp Neurol . 518 (6): 800–14. doi : 10.1002/cne.22243 . PMC 3656417 . PMID 20058308 .
  9. ^    Goldman, Daniel (2014). „Przeprogramowanie komórek glejowych Müllera i regeneracja siatkówki -” . Recenzje przyrody Neuronauka . 15 (7): 431–442. doi : 10.1038/nrn3723 . PMC 4249724 . PMID 24894585 .
  10. ^     Webster, Mark K.; Cooley-Themm, Cynthia A.; Barnett, Joseph D.; Bach, Harrison B.; Vainner, Jessica M.; Webster, Sarah E.; Linn, Cindy L. (27.03.2017). „Dowody na obecność neuronów siatkówki BrdU-dodatnich po zastosowaniu agonisty nikotynowego receptora acetylocholiny alfa7” . Neuronauka . 346 : 437–446. doi : 10.1016/j.neuroscience.2017.01.029 . ISSN 1873-7544 . PMC 5341387 . PMID 28147247 .
  11. ^ „FDA zatwierdza pierwszy implant siatkówki w leczeniu rzadkich chorób oczu” . Reutera . 14 lutego 2013 r.
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Retinal_regeneracja&oldid=1057272886 ”