Развитие нашего обоняния

Когда наши носы чуют запах, будь то аромат розы или запах чужого пота в гимнастическом зале, при ощущении этого аромата или феромона работают два типа сенсорных нейронов. Эти сенсорные нейроны особенно интересны, потому что они — единственные нейроны в наших организмах, которые регенерируются во взрослом периоде жизни — если некоторые из наших обонятельных нейронов погибают, они скоро замещаются новыми. Тот вопрос, откуда поступают эти нейроны, долго озадачивал биологов, занимающихся вопросами развития.

Предыдущие гипотезы о происхождении этих обонятельных нервных клеток отдавали значение эмбриональным клеткам, которые развиваются в коже или центральной нервной системе, где как полагали, воспроизводились сенсорные нейроны ушей и глаз, соответственно. Но биологи Калифорнийского технологического института («Caltech») сейчас обнаружили, что стволовые клетки нервного гребешка — мультипотентные, кочующие клетки, уникальные для позвоночных, которые дают начало многим структурам в организме, таким как лицевые кости и гладкие мышцы — также, играют ключевую роль в построении обонятельных сенсорных нейронов в носу.

«Обонятельные нейроны, как долго полагали, были исключительно производными из утолщенной части эктодермы; наши результаты прямо опровергают эту концепцию», — сообщила Мэрианн Броннер, профессор биологии из лаборатории Альберта Биллингса Раддока в «Caltech» и автор-корреспондент статьи, опубликованной в журнале «eLIFE» 19 марта, которая в общих чертах обрисовывает эти данные.

Два главных типа сенсорных нейронов в обонятельной системе — реснитчатые нейроны, которые обнаруживают легколетучие ароматы, и микроворсинчатые нейроны, которые обычно ощущают феромоны. Оба этих типа найдены в ткани, выстилающей внутреннюю часть носовой полости, и передающие сенсорную информацию центральной нервной системе для обработки.

В новом исследовании ученые показали, что во время развития эмбриона, стволовые клетки нервного гребешка дифференцируются в микроворсинчатые нейроны, которые, как долго предполагалось, являлись из того же самого источника, как и ощущающие ароматы реснитчатые нейроны. Кроме того, они продемонстрировали, что для развития этих двух типов нейронов необходимы различные факторы. Элиминируя ген под названием Sox10, они смогли показать, что блокируется формирование микроворсинчатых нейронов, тогда как реснитчатые нейроны не затрагиваются.

Они сделали это открытие при изучении развития обонятельной системы у рыбы Percina caprodes – очень удобной модели организма при исследовании биологии развития ввиду оптической прозрачности свободно плавающего эмбриона. Понимание о происхождении обонятельных нейронов и о процессе формирования нейронов важно для разработки терапевтического применения при таких состояниях как аносмия, или неспособность к ощущению запахов.

«Ключевой вопрос в биологии развития — о расширении вклада стволовых клеток нервного гребешка в обонятельную систему — в нашей статье обращен к многокомпонентной линии экспериментирования», — говорит Анкер Сэксена, постдокторант из лаборатории Броннера и ведущий автор исследования. «Обонятельные нейроны уникальны в своей восстановительной способности через разновидности, таким образом, изучив то, как они формируются, мы можем получить способность проникновения в суть того, как нейроны в целом могут быть наведены на дифференциацию или регенерацию. Это познание, в свою очередь, может обеспечить новые возможности для лечения неврологических нарушений или травм у людей».

Затем, исследователи будут изучать то, как другие гены, в дополнение к Sox10, играют роль в процессе, которым стволовые клетки нервного гребешка дифференцируются в микроворсинчатые нейроны. Они также планируют изучить то, дают ли клетки нервного гребешка начало новым микроворсинчатым нейронам во время обонятельной регенерации, которая происходит после зародышевой стадии развития.

Финансирование исследования, обрисованного в общих чертах в статье журнала «eLIFE», «Sox10-обусловленное происхождение обонятельных микроворсинчатых нейронов у Percina caprodes из нервного гребешка», — было обеспечено Национальными институтами здоровья и постдокторальным товариществом Гордона Росса. Брайен Н. Пенг, ранее аспирант (бакалавр наук выпуска 2012 года) в «Caltech», также сделал пожертвования в исследование.

Источник: wisegeek.com