Открытие шванновских клеток открывает возможности для новых способов лечения нервных травм и различных форм невропатии. Дальнейшие исследования могут оказаться полезными для содействия восстановлению миелина при расстройствах центральной нервной системы, таких как рассеянный склероз, когда повреждение миелина замедляет или блокирует электрические сигналы от мозга.
«Это полностью меняет хрестоматийное определение того, как работают клетки Шванна», – сказала старший автор Келли Монк, доктор философии.D., профессор и содиректор Института Воллума в Орегонском университете здоровья и науки.
Исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature Communications.
Два типа клеток в организме производят миелин: олигодендроциты в головном и спинном мозге и шванновские клетки в остальной части тела.
До сих пор ученые думали, что только олигодендроциты генерируют множественные миелиновые оболочки вокруг аксонов, тонкую проекцию нервной клетки, которая передает электрические сигналы между клетками.
Новое исследование показывает, что шванновские клетки также способны распространять миелин по нескольким аксонам.
Ученые сделали это открытие после проведения генетического скрининга рыбок данио в лаборатории Monk. Они обнаружили, что у некоторых рыб было больше миелина, чем ожидалось, и эти рыбы несли мутацию в гене под названием fbxw7.
Когда они отключили ген у генетически модифицированных мышей, они обнаружили неожиданную особенность: отдельные шванновские клетки начали распространять миелин по многим аксонам.
"Это подчеркивает очень пластичный потенциал этих клеток", – сказал Монк.
Открытие того, как шванновские клетки генерируют миелин на молекулярном уровне, может привести к новым методам генной терапии для восстановления поврежденного миелина при расстройствах периферической нервной системы, таких как болезнь Шарко-Мари-Тута, болезненная наследственная форма невропатии, которая поражает 1 дюйм. 2500 человек в США.
И шванновские клетки, и олигодендроциты возникли в один и тот же момент эволюционной истории, с появлением челюстей у позвоночных. У беспозвоночных отсутствует миелин, а некоторые, например современные кальмары, используют толстые аксоны для быстрой передачи сигналов между нейронами.
«Мы могли бы развиться таким образом, но наш спинной мозг был бы диаметром с гигантское дерево секвойи», – сказал Монк.
Вместо этого в аксонах позвоночных образовался миелин для защиты аксонов и ускорения передачи сигнала.
Чтобы создать миелин, шванновские клетки эволюционировали, чтобы производить его вокруг единственного аксона в периферической нервной системе. Олигодендроциты, в свою очередь, вырабатывали миелин вдоль нескольких аксонов в более ограниченной среде мозга и позвоночника – центральной нервной системе.
"Недвижимость в центральной нервной системе фундаментально отличается от периферической нервной системы", – сказал Монк.
Монк предполагает, что в шванновских клетках развился механизм восстановления поврежденного миелина на клеточной основе, поскольку травмы были обычным явлением, не обязательно приводя к гибели всего организма.
Эти черты передались и укреплялись на протяжении поколений эволюции.
Напротив, ремиелинизация в центральной нервной системе имела тенденцию быть эволюционным тупиком, поскольку немногие выжили бы после серьезного удара в мозг или позвоночник.
«Нет никакого избирательного давления в восстановлении повреждений миелина в центральной нервной системе, потому что вы, вероятно, умрете», – сказал Монк.
Однако опубликованное сегодня открытие предлагает новую возможность исцелить мозг и позвоночник.
«Нацеливание на ген fbxw7 – или молекулы нижележащего пути – может быть мощным способом способствовать восстановлению миелина в центральной нервной системе», – сказал Монк.