Information

Neurontillväxt och regenerering

Neurontillväxt och regenerering



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kan nerver och/eller neuroner växa och repareras efter skada, men inte regenerera? Är detta specifikt för människor? Jag har hört talas om människor som är förlamade, men kan efter mycket terapi använda benen igen. Är detta bara genom skapandet av nya kopplingar från friska nerver, eller finns det nervreparation i viss utsträckning?


Följande är sant för människor, jag vet inte om andra djur: schwannceller i perifera nervsystemet kan återuppbygga en severed axon om perineurium av nervfibrer är ihopsydda... detsamma gäller inte oligodendrocyter i det centrala nervsystemet. Således kan endast perifera nerver regenereras och inte nerver som finns i det centrala nervsystemet (dvs. ryggmärg eller hjärna).

kirurgisk nervregenerering efter att en nerv har avskurits är inte den enda möjliga formen av nervregenerering, ett annat exempel skulle vara när ansiktsnerven är skadad av klockor pares och sedan regenererar den sig själv. så ett roligt exempel på vad som kan gå fel är när några av nerverna växlar när de regenereras, så din hjärna tror att den gör en sak, men eftersom nerverna växlade när de regenererades gör den det andra. Exemplet skulle vara "crocodile tears syndrome", det har ingenting att göra med krokodiler (det är bara namnet) utan det är snarare där ansiktsnervernas salivfibrer byts om med gråtfibrerna... så när de äter gråter de...

När det gäller neurorehabilitering hos personer som lider av förlamning är detta en bred fråga. Som jag förstår det, om det är ryggmärgen som skärs så kommer den aldrig att regenereras, men om det är en nerv som lämnade ryggmärgen (en perifer nerv) så kan den möjligen regenereras. Här är några specifika villkor:

Det kan också vara en tillfällig sak som Guillain-Barrés syndrom där immunsystemet (hypersensibiliserat av en tidigare campylobacter-bakterie eller CMV-virus, eller av någon annan anledning) tillfälligt skadar de perifera nerverna och sedan efter cirka 2 veckor återhämtar sig dem)

det finns det också droger och gifter som är tillfälliga, så en som din kropp metaboliserar/utsöndrar (galla eller urin) är borta: botulinumtoxin (från bakterien Clostridium botulinum), kurare (sydamerikansk växtgift), de många kemiskt modifierade versionerna av curare som produceras av läkemedel som används vid kirurgi för att slappna av musklerna, och listan fortsätter för droger/gifter. Återigen, droger/gifter är tillfälliga.

Stroke, även om det finns i det centrala nervsystemet, kanske kan rehabiliteras eftersom kanske inte allt förstördes (även om det som förstördes förstördes permanent), och patienten kan rädda det som finns kvar och använda sin neuroplasticitet för att försöka använda sina hjärnor lite annorlunda för att kunna återhämta sig.

ALS, påverkar det ventrala hornet på ryggmärgen... den här är irreversibel åtminstone idag.

det finns många andra orsaker till förlamning som kan vara reversibla eller irreversibla

ordlista


schwann cell= fettcellen som omsluter en individuell nerv för att myelinet åt upp den... myelinisering är fettisoleringen av axon så att de skickar elektriska signaler snabbare...

axon= en projektion från cellkroppen som skickar en elektrisk impuls till slutet av nerven som slutligen kommunicerar med målnerven/muskeln/körteln/etc.

perineurium= yttre skyddshölje som består av bindväv som täcker många nervfibrer

oligodendrocyter= motsvarigheten till en schwanncell, men i centrala nervsystemet myelinerar den många nerver, till skillnad från schwanncellen som bara myelinerar 1 nerv.

nervfibrer= en samling av många nerver som löper tillsammans

ansiktsnerven= ansiktsnerven innerverade musklerna i ansiktet och det finns 2 ansiktsnerver, en för varje sida av ansiktet. ansiktsnerven gör inte bara ansiktsmuskler, utan även smak, salivutsöndring och tårbildning

Bells pares= när ansiktsnerven slutar fungera och halva ansiktet blir hängigt... det finns många möjliga orsaker, som virusbakterier, och många många icke-infektiösa orsaker...


Neural tillväxt och regenerering

De utarbetade nätverken av nervcellsprocesser som kännetecknar nervsystemet är anmärkningsvärt lika hos alla människor och beror på utväxten av specifika axoner till specifika mål.

Utvecklingen av nervsystemet i embryot börjar med en serie uppdelningar av prekursorceller som kan utvecklas till neuroner eller glia. Efter den sista celldelningen differentierar varje neuronal dottercell, migrerar till sin slutliga plats och skickar ut processer som kommer att bli dess axon och dendriter. En specialiserad förstoring, tillväxtkonen, bildar spetsen på varje utsträckt axon och är involverad i att hitta rätt väg och slutmål för processen.

När axonet växer styrs det längs ytorna på andra celler, oftast gliaceller. Vilken speciell väg som följs beror till stor del på attraherande, stödjande, avböjande eller inhiberande påverkan som utövas av flera typer av molekyler. Vissa av dessa molekyler, såsom celladhesionsmolekyler, finns på membranen i glia och embryonala neuroner. Andra är lösliga neurotropa faktorer (tillväxtfaktorer för neural vävnad) i den extracellulära vätskan som omger tillväxtkonen eller dess avlägsna mål.

När målet för den framskridande tillväxtkonen har nåtts, bildas synapser. Synapserna är dock aktiva innan deras slutliga mognad inträffar, och denna tidiga aktivitet avgör delvis deras slutliga användning. Under dessa komplicerade tidiga stadier av neural utveckling, som inträffar under graviditetens alla trimestrar och in i spädbarnsåldern, kan alkohol och andra droger, strålning, undernäring och virus utöva effekter som orsakar permanent skada på fostrets nervsystem under utveckling.

En normal, men oväntad, aspekt av utvecklingen av nervsystemet inträffar efter tillväxt och projektion av axonerna. Många av de nybildade neuronerna och synapserna degenererar. Faktum är att så många som 50 till 70 procent av neuronerna dör av apoptos i vissa regioner av det utvecklande nervsystemet! Exakt varför denna till synes slösaktiga process inträffar är okänt även om neuroforskare spekulerar i att på detta sätt förfinas anslutningar i nervsystemet, eller "finjusteras".

Även om den grundläggande formen och placeringen av befintliga nervceller i det mogna centrala nervsystemet inte förändras, fortsätter skapandet och avlägsnandet av synaptiska kontakter som påbörjats under fosterutvecklingen, om än i en långsammare takt, under hela livet som en del av normal tillväxt, inlärning och åldrande . Uppdelningen av neuronprekursorer är i stort sett fullständig före födseln, och efter tidig spädbarnstid bildas nya neuroner i en långsammare takt för att ersätta de som dör.

Avskurna axoner kan dock reparera sig själva och betydande funktion återvinns, förutsatt att skadan sker utanför det centrala nervsystemet och inte påverkar neuronens cellkropp. Efter reparerbar skada degenererar axonsegmentet som nu är separerat från cellkroppen. Den proximala delen av axonet (stumpen som fortfarande är fäst vid cellkroppen) ger då upphov till en tillväxtkon, som växer ut till effektororganet så att funktionen i vissa fall återställs.

Däremot försöker avskurna axoner inom det centrala nervsystemet gro, men ingen signifikant regenerering av axonet sker över den skadade platsen, och det finns inga väldokumenterade rapporter om signifikant funktionsåtergång. Antingen någon grundläggande skillnad hos neuroner i centrala nervsystemet eller någon egenskap hos deras miljö, såsom hämmande faktorer associerade med närliggande glia, förhindrar deras funktionella regenerering.

Hos människor krossar dock ryggradsskador vanligtvis snarare än skär vävnaden och lämnar axonerna intakta. I det här fallet är ett primärt problem självdestruktion (apoptos) av den närliggande oligodendroglia, eftersom när dessa celler dör och deras associerade axoner tappar myelinhöljet kan axonerna inte överföra information effektivt.

Forskare försöker en mängd olika åtgärder för att tillhandahålla en miljö som kommer att stödja axonal regenerering i det centrala nervsystemet. De skapar rör för att stödja återväxt av de avskurna axonerna, omdirigerar axonerna till regioner i ryggmärgen som saknar tillväxthämmande faktorer, förhindrar apoptos av oligodendrocyterna så att myelin kan bibehållas, och tillhandahåller neurotropa faktorer som stöder återhämtning av den skadade vävnaden.

Vander et al.: Human Physiology: The Mechanism of Body Function, åttonde upplagan

DEL TVÅ Biologiska kontrollsystem

Försök görs också för att återställa funktionen till skadade eller sjuka hjärnor genom implantation av prekursorceller som kommer att utvecklas till nya neuroner som kommer att ersätta saknade neurotransmittorer eller neurotropa faktorer. Alternativt implanteras bitar av fostrets hjärna eller vävnader från patienten som producerar de nödvändiga signalsubstanserna eller tillväxtfaktorerna. Till exempel, binjuremärgen, som är en del av binjurarna, syntetiserar och utsöndrar kemikalier som liknar några av de neurotransmittorer som finns i hjärnan. När delar av en patients egen binjuremärg sätts in i skadade delar av hjärnan, fortsätter bitarna att utsöndra dessa kemikalier och tillhandahålla de saknade signalsubstanserna.

Vi vänder oss nu till de mekanismer genom vilka neuroner och synapser fungerar, och börjar med de elektriska egenskaper som ligger till grund för alla dessa händelser.

AVSNITT A SAMMANFATTNING

I. Nervsystemet är uppdelat i två delar: Det centrala nervsystemet (CNS) omfattar hjärnan och ryggmärgen och det perifera nervsystemet består av nerver som sträcker sig från CNS.

Struktur och underhåll av neuroner

I. Den grundläggande enheten i nervsystemet är nervcellen, eller neuronen. II. Cellkroppen och dendriterna får information från andra neuroner. III. Axonet (nervfibern), som kan vara täckt med sektioner av myelin åtskilda av noder av Ranvier, överför information till andra neuroner eller effektorceller.

I. Neuroner klassificeras på tre sätt:

a. Afferenta neuroner överför information till CNS från receptorer vid deras perifera ändar.

b. Efferenta neuroner överför information från CNS till effektorceller.

c. Interneuroner ligger helt inom CNS och bildar kretsar med andra interneuroner eller kopplar samman afferenta och efferenta neuroner.

II. Information överförs över en synaps av neurotransmittorer, som frigörs av en presynaptisk neuron och kombineras med receptorer på en postsynaptisk neuron.

Gliaceller

I. CNS innehåller också gliaceller, som hjälper till att reglera den extracellulära vätskesammansättningen, upprätthåller neuronerna metaboliskt, bildar myelin, fungerar som guider för att utveckla neuroner och tillhandahåller immunfunktioner.

Neural tillväxt och regenerering

I. Neuroner utvecklas från prekursorceller, migrerar till sin slutliga plats och skickar ut processer till sina målceller.

II. Celldelning för att bilda nya nervceller bromsas markant efter födseln.

III. Efter degenerering av ett avskuret axon kan skadade perifera neuroner växa tillbaka axonet till sitt målorgan. Skadade nervceller i CNS regenererar eller återställer inte någon betydande funktion.

centrala nervsystemet (CNS)

perifert nervsystem neuron neurotransmittor integrator cellkropp dendrit axon nervfiber initialt segment kollateral axon terminal varicositet myelin oligodendroglia

Schwann cellnod av Ranvier axon transport afferent neuron efferent neuron interneuron sensorisk receptor nervsynaps presynaptisk neuron postsynaptisk neuron gliacell astroglia mikroglia neurotropisk faktor

AVSNITT A GRANSKNINGSFRÅGOR

1. Beskriv riktningen för informationsflödet genom en neuron och även genom ett nätverk bestående av afferenta neuroner, efferenta neuroner och interneuroner.


Perifer nervregenerering

Mekanism för nervregenerering

Perifer nervregenerering involverar komplexa interaktioner mellan nervcellskroppen, de proximala och distala axonstubbarna och neurotropa, neuritfrämjande (NPF) och matrisfaktorer. Strax efter nervskada blir nervcellskroppen i ryggmärgen svullen, Nissl-kropparna börjar degenerera (kromatolys), och kärnan flyttar till periferin som förberedelse för att ändra den metaboliska prioritet från neurotransmittorsyntes till produktion av material som krävs för axonal tillväxt och förlängning. 55 Cellen måste syntetisera nytt budbärar-RNA, lipider och proteiner, särskilt cytoskelettproteiner som tubulin och aktin, neurofilament och gap-associerade proteiner (GAP). GAP, som krävs för att främja regenerering, transporteras snabbt till den distala änden, med en hastighet av 400 mm per dag. Syntesen av dessa proteiner är 20 till 100 gånger högre under de tidiga stadierna av regenerering än under normal tillväxt. Cytoskelettproteiner, å andra sidan, flyttas mycket långsammare, med 5 till 6 mm per dag. 56–58 Flera forskare har föreslagit att neuroncellkroppen under tidig regenerering beter sig som en embryonal cell, med hög tillväxtfrämjande aktivitet och ackumulering av tillväxtfaktorer. 59, 60

Cajal 61 var den första som visade att livsdugliga nervfibrer växer ut ur den proximala stubben på en skadad neuron cirka 6 timmar efter skadan, följt cirka 36 timmar senare av tillväxt vid axonspetsen. Till skillnad från den normala tillväxthastigheten på 2 till 3 mm per dag, växer regenererade axoner genom det ärrade området mycket långsamt (cirka 0,25 mm per dag, se Tabell 21-4 för regenereringshastigheter i olika nerver). 14 Tillväxten av proximala axon föregås av bildandet av en tillväxtkon i spetsen av den proximala stubben. Denna är rik på slät endoplasmatisk retikulum, mikrotubuli, mikrofilament, stora mitokondrier, lysosomer och andra vakuolära och vesikulära strukturer med okänd funktion. Det föreslogs nyligen att innan de regenererade axonerna kommer ut från den proximala stubben fäster spetsen av tillväxtkonen vid kollagen som omger den degenererande distala stubben, varefter transmembranhändelser som involverar inre aktinfilament leder till frisättning av en proteolytisk substans som löser upp matrisen, vilket tillåter förlängning av axonet. 62–64

Tabell 21-4 . Effekt av gapets längd på kortsiktig (8 veckor) och långvarig (36 veckor) återuppbyggnad av ischiasnervens axoner hos råtta

Skadeområde (gap)Proximalt segmentGlipaDistalt segment
MinFnMinFnMinFn
Vanligt8,00015,000
4 mm
8 veckor (N = 5)9,00014,00013,50010,500
36 veckor 14,00027,50013,00015,000
(N = 6)
8 mm
8 veckor (N = 5)4,60010,5007,0007,500
36 veckor 8,00014,50010,00013,000
(N = 6)

Nyckel: Mina, myeliniserade axoner Un, omyeliniserade axoner.

Modifierad från Jenq C-B, Jenq LL, Bear HM, et al. Konditionerande lesion av perifera nervförändringar regenererade axonnummer. Brain Res 1988 457:63–69.

Wallerisk degeneration av den distala stubben orsakar betydande ackumulering av kollagenmaterial i och runt det degenererande axonet. 28 till 35 dagar efter skadan, när robust regenerativ aktivitet observeras i det proximala axonet, har endoneuriellt kollagen ackumulerats i det distala segmentet, vilket utövar tryck på de regenererade axonerna, minskar deras diameter och ökar antalet Schwann-celler per längdenhet av det regenererade axonet. De nyligen regenererade axonerna uppvisar också korta internodala längder och en vaskulär tillgång som bara är 60 % till 80 % av dess ursprungliga tvärsnittsarea, även efter remyelinisering. 65 , 66 Detta tolkas som att tillväxten av regenererade axoner påverkas signifikant av miljön vid det distala segmentet.

Förutom interaktionen mellan de distala och proximala stubbarna spelar NGF och NPF betydande roller i överlevnad, neunteförlängning och transmitterproduktion i dorsala rotganglion och sympatiska neuroner. NGF och andra neurotropa faktorer krävs för att reglera celldelning, celldöd, axonal utväxt och synapser under fosterutveckling och för att underlätta regenerering efter nervskada.

NGF syntetiseras i målvävnad som innerveras av sympatiska och sensoriska neuroner och transporteras genom retrograd transport till neuronerna. NGF är en 26-kd polypeptid som först isolerades av Levi-Montalcini 1987 67 och den påverkar neuntenavigering, tillväxtkonmorfologi, regenerering av proximala axoner och axonal förlängning. Specifika antikroppar mot NGF har producerats och dess genom har lokaliserats. Dess koncentration i blodet är mycket begränsad och den mäts främst i målceller. 68–70 Bindningsstudier med jod 125 har visat närvaron av specifika och heterogena receptorställen i en mängd olika celler, inklusive celler av neuralt ursprung, sympatiska och sensoriska neuronala celler och PC12-cellinjen från råtta. Låg- och högaffinitetsreceptorer binder NGF vid dissociationskonstanter (Kd) på 8 nM respektive 0,2 nM. 71, 72 NGF-receptorproteinet verkar vara ett surt glykoprotein med en skenbar molekylvikt på 75 Kd som existerar som en disulfiddimer. Receptorn fosforyleras huvudsakligen vid serinställena. NGF-medierad modulering av PC12-cellinje resulterar i transport av tyrosinhydroxylas och aminosyror. 73 Den humana NGF-receptorgenen innehåller cirka 25 kilobaser och minst 3 axoner. En bättre förståelse av biokemin och fysiologin för NGF och liknande tillväxtfaktorer i perifera nerver kan vara nödvändig innan vi förstår deras roller för att främja tillväxt och regenerering av sensoriska nerver. 73–75

Rollen för NGF behöver ytterligare definition med avseende på regenerering i responsiva celler. Det har insetts att genomet som kodar för NGF-receptorn är detsamma i de sympatiska och sensoriska cellerna 76 och att signalen för genexpression och funktionell förändring härrör från internalisering av NGF vid cellytan. 77 , 78 För att förstå dess verkningsmekanism är det därför nödvändigt att bestämma effekterna av NGF på membrantransport, membranrusning och proteinfosforylering i regenererande nerver. Tanuichi 79 och Heumann och deras medarbetare 80 rapporterade att de största mängderna NGF och dess receptorer fanns vid de terminala ändarna av de perifera nerverna. Uttrycket av dess svar verkar vara relaterat till Schwann-cellerna i de neurala höljena som omger både NGF-beroende och -oberoende axoner, vilket bekräftar tron ​​att NGF är associerad med reparationsmekanismer.

På liknande sätt är NPF: er substratbundna glykoproteiner som binder till de polykatjoniska substraten i nervkulturer och till den basala lamina av Schwann-celler in vivo. Laminin, till exempel, en huvudkomponent i Schwann basala lamina, binder till proteoglykan av kollagen IV-typ för att underlätta målnavigering. 81–83 Fibronektin, en annan NPF, främjar förlängning av neuriter i vävnadskultur genom att förbättra vidhäftningen till substratet eller matrisen. Andra molekyler som antas öka neuntetillväxt är celladhesionsmolekyler (eller N-CAM). N-CAM är också membranglykoproteiner som finns i de utvecklande nervcellerna som främjar vidhäftning. 84, 85

Slutligen underlättar vissa matrisfaktorer såsom fibrin axonal regenerering genom att tillhandahålla ett medium för tillväxt och förlängning. Under nervreparationer, till exempel, passerar de proximala och distala ändarna av en skuren nerv genom en silikon- eller semipermeabel membranguide laddad med fibrinmatris för att underlätta nervregenerering. Fibrin, en produkt av fibrinogen och fibronektin, interagerar med många NPF på sätt som inte är klart förstådda. 86, 87

Sammanfattningsvis är perifer nervregenerering en komplicerad process som regleras av interaktioner mellan inneboende faktorer och det perifera målet. En frånvaro av input från periferin eller en störning på ryggmärgsnivån skulle avsevärt försena eller försvåra regenereringsprocessen.


Innehåll

Neurogenerering i det perifera nervsystemet (PNS) sker i betydande grad. [5] [6] Efter en skada på axonet aktiverar perifera neuroner en mängd olika signalvägar som sätter på pro-tillväxtgener, vilket leder till reformering av en funktionell tillväxtkon och regenerering. Tillväxten av dessa axoner styrs också av kemotaktiska faktorer som utsöndras från Schwann-celler. Skador på det perifera nervsystemet framkallar omedelbart migration av fagocyter, Schwann-celler och makrofager till lesionsstället för att rensa bort skräp såsom skadad vävnad som är hämmande för regenerering. När ett nervaxon skärs av märks änden som fortfarande är fäst vid cellkroppen det proximala segmentet, medan den andra änden kallas det distala segmentet. Efter skadan sväller den proximala änden och upplever en viss retrograd degeneration, men när skräpet väl har rensats börjar det gro axoner och närvaron av tillväxtkottar kan upptäckas. De proximala axonerna kan växa igen så länge som cellkroppen är intakt, och de har fått kontakt med Schwann-cellerna i endoneurium (även känd som endoneurialtuben eller kanalen). Humana axontillväxthastigheter kan nå 2 mm/dag i små nerver och 5 mm/dag i stora nerver. [4] Det distala segmentet upplever dock Wallerian degeneration inom några timmar efter skadan, axonerna och myelinet degenererar, men endoneurium finns kvar. I de senare stadierna av regenerering leder det återstående endoneurialröret axontillväxt tillbaka till rätt mål. Under Wallerian degeneration växer Schwann-celler i ordnade kolumner längs endoneurialröret, vilket skapar ett band av Büngner-celler som skyddar och bevarar endoneurialkanalen. Makrofager och Schwann-celler frisätter också neurotrofiska faktorer som förbättrar återväxten.

Till skillnad från skador på det perifera nervsystemet följs inte skada på det centrala nervsystemet av omfattande regenerering. Det begränsas av de hämmande influenserna från den glia- och extracellulära miljön. Den fientliga, icke-tillåtande tillväxtmiljön skapas delvis av migrationen av myelinassocierade hämmare, astrocyter, oligodendrocyter, oligodendrocytprekursorer och mikroglia. Miljön i CNS, särskilt efter trauma, motverkar reparationen av myelin och neuroner. Tillväxtfaktorer uttrycks inte eller återuttrycks till exempel, den extracellulära matrisen saknar lamininer. Glialärr bildas snabbt och glia producerar faktiskt faktorer som hämmar remyelinisering och axonreparation, till exempel NOGO och NI-35. [6] [7] [8] Axoner själva förlorar också potentialen för tillväxt med åldern, på grund av en minskning av GAP43-uttryck, bland annat.

Långsammare degenerering av det distala segmentet än det som sker i det perifera nervsystemet bidrar också till den hämmande miljön eftersom hämmande myelin och axonskräp inte rensas bort lika snabbt. Alla dessa faktorer bidrar till bildandet av vad som kallas ett glialärr, som axoner inte kan växa över. Det proximala segmentet försöker regenerera efter skada, men dess tillväxt hindras av miljön. Det är viktigt att notera att axoner i centrala nervsystemet har visat sig återväxa i tillåtande miljöer, därför är det primära problemet med axonal regenerering i centrala nervsystemet att korsa eller eliminera det hämmande lesionsstället. [4] Ett annat problem är att morfologin och funktionella egenskaperna hos neuroner i centrala nervsystemet är mycket komplexa, av denna anledning kan en neuron som är funktionellt identisk inte ersättas av en annan typ (Llinás lag). [9]

Glialcellsärrbildning induceras efter skada på nervsystemet. I det centrala nervsystemet hämmar denna gliaärrbildning avsevärt nervregenerering, vilket leder till funktionsförlust. Flera familjer av molekyler frigörs som främjar och driver bildandet av gliaärr. Till exempel spelar transformerande tillväxtfaktorer B-1 och -2, interleukiner och cytokiner en roll i initieringen av ärrbildning. Ansamlingen av reaktiva astrocyter vid platsen för skadan och uppregleringen av molekyler som är hämmande för neuritutväxt bidrar till att neuroregenereringen misslyckas. [10] De uppreglerade molekylerna förändrar sammansättningen av den extracellulära matrisen på ett sätt som har visat sig hämma neuritutväxtförlängningen. Denna ärrbildning involverar flera celltyper och familjer av molekyler.

Kondroitinsulfat proteoglykan Edit

Som svar på ärrframkallande faktorer, reglerar astrocyter upp produktionen av kondroitinsulfatproteoglykaner. Astrocyter är en dominerande typ av gliaceller i det centrala nervsystemet som tillhandahåller många funktioner, inklusive skadereducering, reparation och bildning av gliaärr. [11] RhoA-vägen är inblandad. Kondroitinsulfatproteoglykaner (CSPG) har visat sig vara uppreglerade i det centrala nervsystemet (CNS) efter skada. Återkommande disackarider av glukuronsyra och galaktosamin, glykosaminoglykaner (CS-GAG), är kovalent kopplade till proteinkärn-CSPG. CSPGs har visat sig hämma regenerering in vitro och in vivo, men den roll som CSPG-kärnproteinet kontra CS-GAGs hade inte studerats förrän nyligen.

Keratan sulfate proteoglycans Edit

Liksom kondroitinsulfatproteoglykanerna är produktionen av keratansulfatproteoglykan (KSPG) uppreglerad i reaktiva astrocyter som en del av gliaärrbildning. KSPGs har också visat sig hämma neuritutväxtförlängning, vilket begränsar nervregenerering. Keratansulfat, även kallat keratosulfat, bildas från upprepade disackaridgalaktosenheter och N-acetylglukosaminer. Det är också 6-sulfaterat. Denna sulfatering är avgörande för förlängningen av keratansulfatkedjan. En studie gjordes med N-acetylglukosamin 6-O-sulfotransferas-1 bristfälliga möss. Vildtypsmusen visade en signifikant uppreglering av mRNA som uttrycker N-acetylglukosamin 6-O-sulfotransferas-1 vid platsen för kortikal skada. I möss med brist på N-acetylglukosamin 6-O-sulfotransferas-1 minskade uttrycket av keratansulfat signifikant jämfört med vildtypsmössen. På liknande sätt reducerades bildningen av gliaärr signifikant i N-acetylglukosamin 6-O-sulfotransferas-1 möss, och som ett resultat var nervregenerering mindre hämmad. [10]

Andra hämmande faktorer Redigera

Proteiner av oligodendritiskt eller glialskräp som påverkar neuroregenerering:

  • NEJ GÅ –Proteinfamiljen Nogo, särskilt Nogo-A, har identifierats som en hämmare av remyelinisering i CNS, särskilt vid autoimmun medierad demyelinisering, som finns vid experimentell autoimmun encefalomyelit (EAE) och multipel skleros (MS). Nogo A fungerar antingen via sin amino-Nogo-terminal genom en okänd receptor, eller genom sin Nogo-66-terminal genom NgR1, p75, TROY eller LINGO1. Att antagonisera denna hämmare resulterar i förbättrad remyelinisering, eftersom den är involverad i RhoA-vägen. [6]
  • NI-35 en icke-tillåtande tillväxtfaktor från myelin.
  • MAG –Myelinassocierat glykoprotein verkar via receptorerna NgR2, GT1b, NgR1, p75, TROY och LINGO1.
  • OMgp – Oligodendrocyt myelinglykoprotein
  • Efrin B3 fungerar genom EphA4-receptorn och hämmar remyelinisering. [6]
  • Sema 4D(Semaphorin 4D) fungerar genom PlexinB1-receptorn och hämmar remyelinisering. [6]
  • Sema 3A (Semaphorin 3A) finns i ärret som bildas i både centrala nervsystemet [12][13] och perifera nervskador [14] och bidrar till dessa ärrs utväxthämmande egenskaper

Kirurgi Edit

Kirurgi kan göras om en perifer nerv har blivit skuren eller på annat sätt delad. Detta kallas perifer nervrekonstruktion. Den skadade nerven identifieras och exponeras så att normal nervvävnad kan undersökas över och under skadenivån, vanligtvis med förstoring, antingen med hjälp av luppar eller ett operationsmikroskop. Om ett stort segment av nerven skadas, vilket kan hända vid en kross- eller stretchskada, måste nerven exponeras över ett större område. Skadade delar av nerven tas bort. De avskurna nervändarna återapproximeras sedan försiktigt med mycket små suturer. Nervreparationen måste täckas av frisk vävnad, vilket kan vara så enkelt som att stänga huden eller så kan det kräva att huden eller musklerna flyttas för att ge en sund vadderad täckning över nerven. [15] Vilken typ av anestesi som används beror på skadans komplexitet. Ett kirurgiskt slagband används nästan alltid. [15]

Prognos Redigera

Förväntningarna efter kirurgisk reparation av en delad perifer nerv beror på flera faktorer:

  • Ålder: Återhämtning av en nerv efter kirurgisk reparation beror huvudsakligen på patientens ålder. Små barn kan återhämta sig nära normal nervfunktion. Däremot skulle en patient över 60 år med en avskuren nerv i handen förvänta sig att bara återställa en skyddande känsla, det vill säga förmågan att skilja mellan varmt/kallt eller skarpt/tråkigt. [15]
  • De skademekanism: Skarpa skador, såsom ett knivsår, skadar endast ett mycket kort segment av nerven, med hjälp av direkt sutur. Däremot kan nerver som delas genom sträckning eller krossning skadas över långa segment. Dessa nervskador är svårare att behandla och har generellt ett sämre resultat. Dessutom kan associerade skador, som skador på ben, muskler och hud, göra nervåterhämtning svårare. [15]
  • De skadenivå: Efter att en nerv har reparerats måste de regenererande nervändarna växa hela vägen till sitt mål. Till exempel måste en nerv som skadats vid handleden och som normalt ger känsel till tummen växa till slutet av tummen för att ge känsel. Återgången av funktion minskar med ökat avstånd över vilket en nerv måste växa. [15]

Autolog nervtransplantation Redigera

För närvarande är autolog nervtransplantation, eller ett nervautograft, känt som guldstandarden för kliniska behandlingar som används för att reparera stora lesionsluckor i det perifera nervsystemet. Det är viktigt att nerver inte repareras under spänning, [15] vilket annars skulle kunna hända om avskurna ändar återapproximeras över ett gap. Nervsegment tas från en annan del av kroppen (donatorstället) och sätts in i lesionen för att tillhandahålla endoneurialrör för axonal regenerering över gapet. Detta är dock inte en perfekt behandling, ofta är det slutliga resultatet endast begränsad funktionsåterställning. Även partiell de-innervation upplevs ofta på donatorstället, och flera operationer krävs för att skörda vävnaden och implantera den.

När så är lämpligt kan en närliggande donator användas för att ge innervation till skadade nerver. Trauma hos givaren kan minimeras genom att använda en teknik som kallas för end-to-side reparation. I denna procedur skapas ett epineurialfönster i donatornerven och den proximala stumpen på den skadade nerven sys över fönstret. Regenererande axoner omdirigeras in i stubben. Effektiviteten av denna teknik är delvis beroende av graden av partiell neurektomi utförd på donatorn, med ökande grader av neurektomi som ger upphov till ökande axonregenerering inom den skadade nerven, men med följden av ökande underskott hos donatorn. [16]

Vissa bevis tyder på att lokal leverans av lösliga neurotrofiska faktorer vid platsen för autolog nervtransplantation kan förbättra axonregenerering i transplantatet och hjälpa till att påskynda funktionell återhämtning av ett förlamat mål. [17] [18] Andra bevis tyder på att genterapiinducerat uttryck av neurotrofiska faktorer i själva målmuskeln också kan bidra till att förbättra axonregenerering. [19] [20] Accelerating neuroregeneration and the reinnervation of a denervated target is critically important in order to reduce the possibility of permanent paralysis due to muscular atrophy.

Allografts and xenografts Edit

Variations on the nerve autograft include the allograft and the xenograft. In allografts, the tissue for the graft is taken from another person, the donor, and implanted in the recipient. Xenografts involve taking donor tissue from another species. Allografts and xenografts have the same disadvantages as autografts, but in addition, tissue rejection from immune responses must also be taken into account. Often immunosuppression is required with these grafts. Disease transmission also becomes a factor when introducing tissue from another person or animal. Overall, allografts and xenografts do not match the quality of outcomes seen with autografts, but they are necessary when there is a lack of autologous nerve tissue.

Nerve guidance conduit Edit

Because of the limited functionality received from autografts, the current gold standard for nerve regeneration and repair, recent neural tissue engineering research has focused on the development of bioartificial nerve guidance conduits in order to guide axonal regrowth. The creation of artificial nerve conduits is also known as entubulation because the nerve ends and intervening gap are enclosed within a tube composed of biological or synthetic materials. [21]

Immunisation Edit

A direction of research is towards the use of drugs that target remyelinating inhibitor proteins, or other inhibitors. Possible strategies include vaccination against these proteins (active immunisation), or treatment with previously created antibodies (passive immunisation). These strategies appear promising on animal models with experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), a model of MS. [22] Monoclonal antibodies have also been used against inhibitory factors such as NI-35 and NOGO. [23]


Neuron Growth and Regeneration - Biology

Retrograde response - the cell body reaction

Anterograde response - Wallerian degeneration

  • Describe the retrograde and anterograde response of a peripheral axon to injury.
  • Discuss how the responses of a peripheral nerve to injury contribute to nerve regeneration and functional recovery in the peripheral nervous system.
  • Discuss the effect of peripheral injury on the central nervous system.
  • Explain the evolutionary the concept of gain and loss of central nervous system plasticity.
  • Explain why the central nervous system is a "nonpermissive" environment when it comes to regeneration and recovery following injury.

To master the material presented in this lecture:

Listen to the lecture and focus on the following points .

  • Injuries to axons and axon bundles were once thought to result in neuronal death and irreversible losses of function. We now know that neurons have the capacity to remodel and restructure their projections and synaptic connections. A challenge for modern neuroscience is to take advantage of the innate plasticity of the neuron and its connections to promote recovery and regeneration after injury.
  • The peripheral nervous system provides an excellent model for studying regenerative responses. The initiation of these responses by injured axons recapitulate many of the molecular and cellular events observed during development. As in development, successful axonal elongation and targeting is dependent upon the regulated sequential expression of appropriate signaling molecules that initiate neuronal differentiation, axonal elongation and guidance, and the accurate synaptic targeting of the neuron.
  • One key to regulating the regeneration and successful formation of new synapses is through the expression of tropic or trophic growthe factors. Growth factors can be "tropic" (promoting differentiation, guidance and synaptic targeting) or "trophic" (maintaining neuronal viability and survival).
  • Most growth factors are releasable substances similar to neurotransmitters and can be tropic or trophic depending upon the stage of maturation or physiological need of a particular system.
  • Membrane associated proteins as well as glycoproteins and proteoglycans that comprise the basal lamina or extracellular matrix can play significant roles in supporting and promoting the guidance and maintenance of neuronal connections.
  • Vacuolation.
  • Enlargement of the nucleus and formation of multiple nucleoli.
  • Displacement of the nucleus from a central to eccentric cellular location.
  • Dissolution of Nissle substance characterized by lightened somal staining (chromatolysis).
  • Retraction of dendrites and stripping of synapses.
  • Varicose axonal swelling with ultimate fragmentation of the axolemma.
  • Breakdown of the myelin sheath.
  • Proliferation of Schwann cells (PNS) or astrocytes (CNS).
  • Accumulation of fibroblasts and macrophages (PNS) or astrocytes amd microglia (CNS).
  • Terminal degeneration.
  • Phagocytosis of axonal and myelin debris that act as physical and chemical inhibitors of neuritic sprouting within the endoneurial tube.
  • Release of cytokines from activated macrophages (e.g. interleukin-1) which induce Schwann cell proliferation as well as the synthesis and release of neurite growth promoting factors by these cells (e.g. nerve growth factor).
  • Expression of proteins and proteoglycans of the Schwann cell basal lamina that provide a permissive microenvironment for neurite elongation.
  • Neuritic sprouting and growth cone formation from the damaged stump. Under permissive conditions, neurites can cross transection gaps and reenter endoneurial tubes (this is easily accomplished following nerve crushes, but physical severing of nerves may require end-to-end suturing of the nerves in a process called &ldquocoaptation&rdquo.

Consider the Following Questions .

Copyright © 1997- 2014 [University of Illinois at Chicago, College of Medicine, Department of Anatomy and Cell Biology]. Last revised: January 6, 2014.


Researchers find new pathway for neuron repair

UNIVERSITY PARK, Pa. -- Penn State molecular biologists have discovered a brand-new pathway for repairing nerve cells that could have implications for faster and improved healing. The researchers describe their findings in a paper titled "Dendrite Injury Triggers DLK-Independent Regeneration," which will be published in the Jan. 30 issue of the journal Cell Reports. These findings demonstrate that dendrites, the component of nerve cells that receive information from the brain, have the capacity to regrow after an injury.

Previous studies using many models have shown that when nerve cells, or neurons, are injured they repair the damage through regrowth of axons, the component of a neuron that sends information to other cells, explained co-author Melissa Rolls, associate professor of biochemistry and molecular biology at Penn State. "For example, if you break your arm and the bone slices some axons, you may lose feeling or movement in part of your hand. Over time you get this feeling back as the axon regenerates."

Given neurons' capacity for axon regeneration, Rolls and her colleagues wondered whether dendrites, also, could regenerate after injury. This question hadn't been asked in the scientific community, save for a couple of previous limited-scale studies that yielded mixed results.

Using the fruit fly (Drosophila) as a model system, the researchers took what Rolls calls a "radical approach," cutting off all of the dendrites in neuron cells. "We wanted to really push the cells to the furthest limit," she said. "By cutting off all the dendrites, the cells would no longer be able to receive information, and we expected they might die. We were amazed to find that the cells don't die. Instead, they regrow the dendrites completely and much more quickly than they regrow axons. Within a few hours they'll start regrowing dendrites, and after a couple of days they have almost their entire arbor. It's very exciting — these cells are extremely robust."

Moreover, it appears that dendrite regeneration happens independently of axon regeneration. When Rolls and her colleagues blocked the key signaling molecules that are required for axon regeneration in all animals, they found that dendrites were unaffected and continued to regrow. "This means that, not only do these neurons have an incredible ability to generate, they have two different regeneration pathways: one for axons and one for dendrites," she said. "Because it has not even been clear that dendrites can regenerate, it's a complete open question about what might be involved in that process. The next step will be to look for markers for dendrite regrowth -- proteins that are required or genes that are turned on in the process -- so we can learn more about what's going on during dendrite repair. We don't even know in what scenarios dendrite regeneration might happen in people yet because no one has known that it exists."

The implications for human health -- although a long way down the road -- are important, Rolls said. For example, in the case of stroke, when a region of the brain suffers blood loss, dendrites on brain cells are damaged and can be repaired only if blood loss is very brief. Otherwise, it is thought those brain cells die. But if those cells are able to regenerate dendrites, and if scientists learn how dendrite regrowth happens, researchers may be able to promote this process.

"We've provided some cause for hope when it comes to neuron damage," Rolls said. "This is optimistic work we are doing. It's just great to know there is this whole other pathway for survival that no one has even looked into before."

In addition to Rolls, scientists who contributed to this research include Michelle C. Stone, Richard M. Albertson and Li Chen, all from Penn State. The research was funded by the National Institutes of Health Grant #R01 GM085115 and the Pew Charitable Trusts. (Rolls was a Pew Scholar in the biomedical sciences.)


Development and Regeneration: Common Themes and Important Differences

The formation of neuronal circuits during development and their regeneration after injury share certain similarities, but with distinct features. By understanding these processes in neural development, we may discover new therapeutic strategies to treat neuronal injuries.

During this virtual conference&mdashorganized by Marla Feller and Zhigang He&mdashleaders in the fields of development and regeneration will discuss the current status of key studies at the cellular, molecular, and circuit level, including:

  1. Examples illustrating how functional circuits are built and mature during development.
  2. Studies highlighting regeneration in both PNS and CNS.
  3. Emerging frontiers in theoretical and technical studies of injury and regeneration.
  4. Research on rebuilding functional circuits for functional restoration and their potential translational applications.

After this virtual conference, participants are expected to have gained a broader perspective on neural development and functional restoration research.

Lightning Talks
Watch short videos from neuroscientists in the field as they describe important data and methods they use in their lab. The videos are available on Neuronline, so you can watch them before, during, or after the virtual conference. Lightning Talks are provided by Ariel Levine and Kaya Matson, Kai Liu, Melanie Samuel, and Alexandre Tiriac.

Registrering:

For members, including Institutional Program members:

Not an SfN member?

  • Register for the virtual conference for $200, or
    your membership to receive unrestricted access to this virtual conference and other SfN member benefits.

Receipt information is included in your registration confirmation email.

Contact us if you have questions. Email [email protected]

Development & Regeneration: Common Themes and Important Differences is intended to be applicable to individuals at all career stages. After this virtual conference, participants are expected to have gained a broader perspective on neural development and functional restoration research.

  • Hear from leaders in the field discussing current research on development and regeneration across the cellular, molecular, and circuit level.
  • Watch Lightning Talks, short videos accessible to attendees, featuring neuroscientists presenting on their research in the development and regeneration fields. The videos are available on Neuronline so you can watch them before, during, or after the conference. Lightning Talks will be provided by Ariel Levine and Kaya Matson, Kai Liu, Melanie Samuel, and Alexandre Tiriac.
  • Ask questions and get answers from experts &mdash each session will be accompanied by a live audio Q&A opportunity.
  • Nätverk with other attendees from around the world on Twitter using #SfNvirtual and mentioning @SfNtweets in all your posts.
  • Avoid travel costs and learn about new research findings that show how we can use insight from neural development studies to inform research on therapeutic strategies to treat neuronal injuries.
  • Enjoy six months of on-demand access. Can&rsquot make it for the live day or want to watch the talks again? All sessions will be available on demand one hour after they have aired.
  • Resources: Download additional information and resources chosen by speakers. Read session recaps and discuss the virtual conference in the Neuronline Community.

Click on each session title to reveal its description or download a one page version of the agenda här.

Speakers: Claire Wyart and Marla Feller
Tid: 11 a.m. &ndash noon EDT

The process of neurodevelopment has traditionally been divided into two phases: an early phase during which predetermined genetic programs guide the many steps resulting in the coarse wiring of the nervous system, and a later phase during which sensory-driven neural signaling refines these connections into adult circuits. However, there is now a large body of evidence that neural signaling and genetic programs interact to guide the maturation of neural circuits at all stages of development.

Here we will introduce two model systems &mdash the retina and spinal cord &mdash to describe recent progress from our labs regarding the role of early neural signaling in development, with a focus on the involvement of sensory systems and interactions with glial cells.

Speakers: Michael Sofroniew and Valeria Cavalli
Tid: 12:15 &ndash 1:15 EDT

The process of axon regeneration is guided by both the intrinsic capacity of injured neurons to activate regenerative responses after injury and by the extracellular environment in which injured axons must regrow. In the peripheral nervous system (PNS), neurons are able to activate regenerative programs, and the environment is permissive to growth and target re-innervation. By contrast, in the central nervous system (CNS), adult neurons have a poor intrinsic regenerative capacity and the tissue environment is not conducive to growth. There is now substantial evidence about how axon regrowth and plasticity are determined by interactions among neurons, glia, and immune cells.

Here we will discuss two model systems &mdash the spinal cord and peripheral sensory neurons &mdash to describe recent progress from our lab and others regarding the roles of neuron-cell-autonomous mechanisms and the role of glial cells in regenerative growth.

Speakers: Karthik Shekhar and Kristian Franze
Tid: 1:30 &ndash 2:30 p.m. EDT

Injuries to adult mammalian CNS neurons usually lead to permanent damage. As functional recovery of neurons cannot still be fully promoted, new approaches are needed to illuminate currently unknown processes involved in regulating axon growth and regeneration and identifying potential therapeutic targets.

In this session, we will introduce methods to investigate mechanical signals such as tissue stiffness and transcriptomic states at single cell resolution to investigate currently understudied important aspects of CNS development and regeneration.

Speakers: Mark Tuszynski and Susan Harkema
Tid: 2:45 &ndash 3:45 p.m. EDT

Restoration of function after CNS injury is a complex and ongoing effort that will ultimately need to draw on several repair mechanisms to support detectable functional benefit in humans. This session will describe key challenges to promoting functional recovery, and the status of early efforts to promote human recovery.

Mark Tuszynski will discuss the challenge of identifying the timing of neural repair interventions such as stem cell therapies in humans. Susan Harkema will describe an ongoing effort to promote plasticity of spared systems through focused rehabilitation in humans after spinal cord injury.

Högtalare

Review SfN&rsquos Code of Conduct, rules for virtual events in the Digital Learning Community Guidelines, and communications policies regarding dissemination of unpublished scientific data, listed below. SfN asks that conference attendees respect the sensitivity of information and data being presented that are not yet available to the public by following these guidelines:

  • Do not capture or publicly share details of any unpublished data presented.
  • If you are unsure whether data is unpublished, check with the presenter.
  • Respect presenters' wishes if they indicate that the information presented is not to be shared.

When will the conference open? The conference will open for registrants on Wednesday, September 9, at 10:45 a.m. Sessions will run live from 11 a.m. to 3:45 p.m. EDT.

How long is the conference available on demand? This conference will be available on demand for six months after the live broadcast.

How do I access the conference on the live day and on demand? To enter the conference either live or on demand, use the login button found in your registration confirmation email and enter your email address. Your login information should not be shared and is unique to you. You may access the conference as many times as you would like.

How do I find my receipt for the virtual conference? Receipt information is included in your registration confirmation email.


Neuronal regeneration and the two-part design of nerves

Researchers at the University of Michigan have evidence that a single gene controls both halves of nerve cells, and their research demonstrates the need to consider that design in the development of new treatments for regeneration of nerve cells.

A paper published online in PLOS Biology by U-M Life Sciences Institute faculty member Bing Ye and colleagues shows that manipulating genes of the fruit fly Drosophila to promote the growth of one part of the neuron simultaneously stunts the growth of the other part.

Understanding this bimodal nature of neurons is important for researchers developing therapies for spinal cord injury, neurodegeneration and other nervous system diseases, Ye said.

Nerve cells look strikingly like trees, with a crown of "branches" converging at a "trunk." The branches, called dendrites, input information from other neurons into the nerve cell. The trunk, or axon, transmits the signal to the next cell.

"If you want to regenerate an axon to repair an injury, you have to take care of the other end, too," said Ye, assistant professor in the Department of Cell and Developmental Biology at the U-M Medical School.

The separation of the nerve cell into these two parts is so fundamental to neuroscience that it's known as the "neuron doctrine," but how exactly neurons create, maintain and regulate these two separate parts and functions is still largely unknown.

While the body is growing, the neuronal network grows rapidly. But nerve cells don't divide and replicate like other cells in the body (instead, a specific type of stem cell creates them). Adult nerve cells appear to no longer have the drive to grow, so the loss of neurons due to injury or neurodegeneration can be permanent.

Ye's paper highlights the bimodal nature of neurons by explaining how a kinase that promotes axon growth surprisingly has the opposite effect of impeding dendrite growth of the same cell.

In the quest to understand the fundamentals of nerve cell growth in order to stimulate regrowth after injury, scientists have identified the genes responsible for axon growth and were able to induce dramatic growth of the long "trunk" of the cell, but less attention has been given to dendrites.

There are technical reasons that studying axons is easier than studying dendrites: The bundle of axons in a nerve is easier to track under the microscope, but to get an image of dendrites would require labeling single neurons.

Ye's lab circumvented that obstacle by using Drosophila as a model. Using this simple model of the nervous system, the scientists were able to reliably label both axons and dendrites of single neurons and see what happened to nerve cells with various mutations of genes that are shared between the flies and humans.

One of the genes shared by Drosophila and people is the one that makes a protein called Dual Lucine Zipper Kinase, or DLK. As described previously by other groups, DLK is a product of the gene responsible for axon growth. Cells with more of the protein had very long axons, and those without the gene or protein had no regeneration after nerve injury. The DLK kinase seemed a promising target for therapies to regenerate nerve cells.

However, Ye's lab found that the kinase had the opposite effect on the dendrites: Lots of DLK leads to diminished dendrites.

"This in vivo evidence of bimodal control of neuronal growth calls attention to the need to look at the other side of a neuron in terms of developing new therapies," Ye said. "If we use this kinase, DLK, as a drug target for axon growth, we'll have to figure out a way to block its effect on dendrites."

Ye's co-authors on the paper were Xin Wang, Jung Hwan Kim, Mouna Bazzi and Sara Robinson from the U-M Life Sciences Institute and Catherine Collins from the Department of Molecular, Cellular and Developmental Biology at the U-M College of Literature, Science, and the Arts.


How to boost muscle regeneration and rebuild tissue

One of the many effects of aging is loss of muscle mass, which contributes to disability in older people. To counter this loss, scientists at the Salk Institute are studying ways to accelerate the regeneration of muscle tissue, using a combination of molecular compounds that are commonly used in stem-cell research.

In a study published on May 25, 2021, in Naturkommunikation, the investigators showed that using these compounds increased the regeneration of muscle cells in mice by activating the precursors of muscle cells, called myogenic progenitors. Although more work is needed before this approach can be applied in humans, the research provides insight into the underlying mechanisms related to muscle regeneration and growth and could one day help athletes as well as aging adults regenerate tissue more effectively.

"Loss of these progenitors has been connected to age-related muscle degeneration," says Salk Professor Juan Carlos Izpisua Belmonte, the paper's senior author. "Our study uncovers specific factors that are able to accelerate muscle regeneration, as well as revealing the mechanism by which this occurred."

The compounds used in the study are often called Yamanaka factors after the Japanese scientist who discovered them. Yamanaka factors are a combination of proteins (called transcription factors) that control how DNA is copied for translation into other proteins. In lab research, they are used to convert specialized cells, like skin cells, into more stem-cell-like cells that are pluripotent, which means they have the ability to become many different types of cells.

"Our laboratory previously showed that these factors can rejuvenate cells and promote tissue regeneration in live animals," says first author Chao Wang, a postdoctoral fellow in the Izpisua Belmonte lab. "But how this happens was not previously known."

Muscle regeneration is mediated by muscle stem cells, also called satellite cells. Satellite cells are located in a niche between a layer of connective tissue (basal lamina) and muscle fibers (myofibers). In this study, the team used two different mouse models to pinpoint the muscle stem-cell-specific or niche-specific changes following addition of Yamanaka factors. They focused on younger mice to study the effects of the factors independent of age.

In the myofiber-specific model, they found that adding the Yamanaka factors accelerated muscle regeneration in mice by reducing the levels of a protein called Wnt4 in the niche, which in turn activated the satellite cells. By contrast, in the satellite-cell-specific model, Yamanaka factors did not activate satellite cells and did not improve muscle regeneration, suggesting that Wnt4 plays a vital role in muscle regeneration.

According to Izpisua Belmonte, who holds the Roger Guillemin Chair, the observations from this study could eventually lead to new treatments by targeting Wnt4.

"Our laboratory has recently developed novel gene-editing technologies that could be used to accelerate muscle recovery after injury and improve muscle function," he says. "We could potentially use this technology to either directly reduce Wnt4 levels in skeletal muscle or to block the communication between Wnt4 and muscle stem cells."

The investigators are also studying other ways to rejuvenate cells, including using mRNA and genetic engineering. These techniques could eventually lead to new approaches to boost tissue and organ regeneration.

Other authors included: Ruben Rabadan Ros, Paloma Martinez Redondo, Zaijun Ma, Lei Shi, Yuan Xue, Isabel Guillen-Guillen, Ling Huang, Tomoaki Hishida, Hsin-Kai Liao, Concepcion Rodriguez Esteban, and Pradeep Reddy of Salk Estrella Nunez Delicado of Universidad Catolica San Antonio de Murcia in Spain and Pedro Guillen Garcia of Clinica CEMTRO in Spain.

The work was funded by NIH-NCI CCSG: P30 014195, the Helmsley Trust, Fundacion Ramon Areces, Asociacion de Futbolistas Espanoles (AFE), Fundacion Pedro Guillen, Universidad Catolica San Antonio de Murcia (UCAM), the Moxie Foundation and CIRM (GC1R-06673-B).


The Intrinsic Role of Epigenetics in Axonal Regeneration

Daniela Palacios , Maria Teresa Viscomi , in Epigenetics and Regeneration , 2019

14.2.2.1 Dorsal root ganglia injury model

PNS studies on axon regeneration have focused on the axons from sensory neurons in dorsal root ganglia (DRG) and in sympathetic ganglia. Sensory neurons in the DRG are particularly interesting for comparing the differential regenerative responses of the PNS versus the CNS and provide a favorable model for studying mammalian axon regeneration. This approach is simple and has a high degree of reproducibility. Each DRG neuron extends a unipolar axon that splits into two branches: one peripheral innervating targets such as skin and muscles and a central relaying the sensory information to the CNS, via the spinal cord. While injured peripheral axons are able to regenerate, the central branch fails to do so. 21 However, if axotomy of the peripheral branch occurs prior to central branch axotomy (a preconditioning lesion), regeneration of the central axons is greatly enhanced. 22, 23


Titta på videon: Partikelfilter regenerering Audi. Volkswagen med OBDeleven DPF (Augusti 2022).