Regenerace sítnice - Retinal regeneration

Tyčinky, kužely a nervové vrstvy v sítnici. Přední (přední) část oka je vlevo. Světlo (zleva) prochází několika průhlednými nervovými vrstvami, aby dosáhlo tyčinek a čípků (zcela vpravo). Chemická změna v tyčích a čípcích vysílá signál zpět do nervů. Signál jde nejprve do bipolárních a horizontálních buněk (žlutá vrstva), poté do amakrinních buněk a gangliových buněk (fialová vrstva), poté do optických nervových vláken. Signály jsou zpracovávány v těchto vrstvách. Nejprve signály začínají jako hrubé výstupy bodů v buňkách tyče a kužele. Poté nervové vrstvy identifikují jednoduché tvary, například světlé body obklopené tmavými body, hranami a pohybem. (Na základě kresby od Ramón y Cajal.)

Regenerace sítnice "Obnova vidění" se týká obnovení vidění u obratlovců, kteří utrpěli poškození sítnice nebo degeneraci sítnice.

Dva nejvíce studované mechanismy regenerace sítnice jsou buněčně zprostředkovaná regenerace a buněčná transplantace. Regenerativní procesy mohou mít u lidí aplikace pro léčbu degenerativních onemocnění sítnice, jako je například retinitis pigmentosa. Zatímco savcům, jako jsou lidé a myši, chybí vrozená schopnost regenerovat sítnici, nižší obratlovci, jako jsou teleost ryby a mloci, jsou schopni regenerovat ztracenou tkáň sítnice v případě poškození.

Podle stvoření

V zebrafish

Zebrafish, stejně jako ostatní teleost ryby, mají vrozenou schopnost regenerovat poškození sítnice. Tato schopnost v kombinaci se značnou podobností mezi teleost a strukturou sítnice savců činí zebrafish atraktivním modelem pro studium regenerace sítnice.[1] Muller glia jsou typem gliové buňky přítomné jak v teleost, tak v savčí sítnici. Regeneraci sítnice u zebrafish zprostředkovává Muller glia, který se dediferencuje do kmenových buněk a proliferuje do nervové progenitorové buňky v reakci na poškození sítnice. Zatímco divize Muller glia je zodpovědná za regeneraci sítnice ve všech případech poškození sítnice, případ fotoreceptor ztráta způsobená poškozením světlem je zvláště dobře charakterizována. V reakci na ablaci fotoreceptorů Mullerova glia dediferencovala a podstoupila jediné asymetrické dělení za vzniku nervové progenitorové buňky a nové Mullerovy glia buňky. Nervová progenitorová buňka proliferuje a vytváří shluk nervových progenitorů, které migrují do vnější jaderná vrstva sítnice a diferencují se na fotoreceptory, aby nahradily ztracené buňky.[2] Tento proces obnovuje funkci sítnice zraněným rybám. Pochopení základních mechanismů může poskytnout vhled do možností léčby degenerativních onemocnění sítnice u savců.

V procesu regenerace sítnice bylo popsáno a charakterizováno několik proteinů a signálních drah. Role několika důležitých prvků jsou shrnuty níže:[3][4][5][6][7]

ProteinObecná roleRole v regeneraci sítnice
TNF-avyvolává zánět, vyvolává apoptózasignalizuje Muller Glia dediferencovat
Zářezreguluje diferenciaci a stanovení osudu buněkudržuje Mullerův gliový klid
N-kadherinzprostředkovává interakce buňka-buňka, stimuluje axonální vedenířídí migraci neurálních progenitorových buněk
Ascl1zprostředkovává neurogenezipřispívá k Mullerově gliové dediferenciaci
β-kateninaktivní látky Wnt cestanezbytné pro Mullerovu gliovou proliferaci

Tyč prekurzorová diferenciace je další mechanismus, kterým může zebrafish nahradit ztracené neurony sítnice. Prekurzory tyčí se produkují během normálního růstu zebrafish a lokalizují se do vnější jaderné vrstvy sítnice. V případě chronické nebo malé smrti fotoreceptorů tyčí se prekurzory tyčí množí a diferencují na nové fotoreceptory tyčí.[8] Tuto populaci progenitorových buněk lze indukovat k proliferaci pomocí injekce růstový hormon nebo selektivní smrt buněk fotoreceptorů tyčí. Jelikož je však tato regenerační odpověď omezenější než reakce zprostředkovaná Mullerovou glií, je o jejích základních mechanismech známo mnohem méně.

U myší

Myši, stejně jako ostatní savci, nevykazují vrozenou schopnost regenerovat poškození sítnice. Poškození sítnice u savců místo toho obvykle vede k glióza a tvorba jizev, která přeruší normální funkci sítnice. Dříve ošetřování poškozených očí pomocí epidermální růstový faktor indukoval proliferaci Mullerových glií v myším oku, ale ke tvorbě neuronů došlo pouze při současné nadměrné expresi Ascl1.[9] Nedávno byla pozorována robustní proliferace Mullerových glií a následná neuronální diferenciace pomocí agonisty alfa 7 nAChR, PNU-282987.[10] Je zapotřebí více informací o příslušných signálních drahách, než bude regenerace zprostředkovaná Mullerovou glií životaschopnou léčebnou metodou pro obnovení vidění v savčích sítnicích.

Jiné přístupy k regeneraci sítnice zahrnují buněčnou transplantační léčbu. Ve zjištěních prezentovaných v časopise „Sborník Národní akademie věd„v roce 2012 výzkumný tým Nuffield Laboratory of Ophthalmology vedený Dr. Robert MacLaren z University of Oxford obnovil zrak úplně slepým myším injekcemi buněk snímajících světlo do očí. Myši trpěly úplným nedostatkem fotoreceptorové buňky v jejich sítnice, a nebyl schopen rozeznat světlo od tmy. Slibných výsledků při použití stejného ošetření bylo dosaženo u slepých myší. Navzdory otázkám ohledně kvality obnoveného vidění tato léčba dává naději lidem s dysfunkčním viděním a včetně degenerativních očních onemocnění, jako je retinitis pigmentosa.

Postup zahrnoval injekci tyč prekurzory, které vytvořily „anatomicky odlišný a vhodně polarizovaný vnější jaderná vrstva „- o dva týdny později se vytvořila sítnice s obnovenými spoji a zrakem, což dokazuje, že je možné rekonstruovat celou vrstvu citlivou na světlo. Výzkumní pracovníci v Moorfieldsova oční nemocnice již používal lidské embryonální kmenové buňky k nahrazení pigmentované výstelky sítnice u pacientů s Stargardtova nemoc. Tým také obnovuje zrak nevidomým pacientům pomocí elektroniky implantát sítnice který funguje na podobném principu nahrazení funkce snímání světla fotoreceptorové buňky.

U lidí

Řez sítnicí

V únoru 2013 se US Food and Drug Administration schválila použití protézového systému Argus II [1],[11] což je první implantát schválený FDA k léčbě degenerace sítnice. Zařízení může pomoci dospělým s RP, kteří ztratili schopnost vnímat tvary a pohyb, aby byli mobilnější a mohli provádět každodenní činnosti.

externí odkazy

Reference

  1. ^ Fadool, JM; Dowling, JE (2008). „Zebrafish: modelový systém pro studium genetiky očí“. 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). „Regulace Müllerovy gliové závislé neuronové regenerace v poškozené dospělé sítnici zebrafish“. Exp Eye Res. 123: 131–40. doi:10.1016 / j.exer.2013.07.012. PMC  3877724. PMID  23880528.
  3. ^ Ascl1a (2010). "let-7 signální dráha microRNA - ". Přírodní buněčná biologie. 12 (11): 1101–1107. doi:10.1038 / ncb2115. PMC  2972404. PMID  20935637.
  4. ^ Wan, J; Ramachandran, R; Goldman, D (2012). „HB-EGF je nezbytný a dostatečný pro dediferenciaci a regeneraci sítnice Müller glia“. Dev Cell. 22 (2): 334–47. doi:10.1016 / j.devcel.2011.11.020. PMC  3285435. PMID  22340497.
  5. ^ Nagashima, M; Barthel, LK; Raymond, PA (2013). „Samoobnovující se rozdělení gliových buněk zebrafish Müller generuje neuronální progenitory, které k regeneraci retinálních neuronů vyžadují N-kadherin“. Rozvoj. 140 (22): 4510–21. doi:10,1242 / dev.090738. PMC  3817940. PMID  24154521.
  6. ^ Conner, C; Ackerman, KM; Lahne, M; Hobgood, JS; Hyde, DR (2014). „Potlačení vrubové signalizace a exprese TNFα jsou dostatečné k napodobení regenerace sítnice indukcí Müllerovy gliové proliferace ke generování potvrzených progenitorových buněk“. J. Neurosci. 34 (43): 14403–19. doi:10.1523 / JNEUROSCI.0498-14.2014. PMC  4205560. PMID  25339752.
  7. ^ Meyers, Jason R .; Hu, Lily; Mojžíš, Ariel; Kaboli, Kavon; Papandrea, Annemarie; Raymond, Pamela A. (2012). „Signalizace β-katenin / Wnt řídí osud předka ve vývoji a regeneraci sítnice zebrafish“. Neurální vývoj. 7: 30. doi:10.1186/1749-8104-7-30. PMC  3549768. PMID  22920725.
  8. ^ Montgomery, JE; Parsons, MJ; Hyde, DR (2010). „Nový model ablace sítnice ukazuje, že rozsah smrti tyčinkových buněk reguluje původ regenerovaných fotoreceptorů zebrafish rod“. J Comp Neurol. 518 (6): 800–14. doi:10,1002 / cne.22243. PMC  3656417. PMID  20058308.
  9. ^ Goldman, Daniel (2014). „Přeprogramování gliových buněk Müller a regenerace sítnice -“. Recenze přírody Neurovědy. 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. (2017-03-27). „Důkazy o BrdU-pozitivních retinálních neuronech po aplikaci agonisty nikotinového acetylcholinového receptoru Alpha7“. Neurovědy. 346: 437–446. doi:10.1016 / j.neuroscience.2017.01.029. ISSN  1873-7544. PMC  5341387. PMID  28147247.
  11. ^ https://www.reuters.com/article/us-secondsight-fda-eyeimplant/fda-approves-first-retinal-implant-for-rare-eye-disease-idUSBRE91D1AK20130214