Forscher an der University of Pennsylvania School of Medicine haben induzierten Nervenfasern - oder Axone - auf zu wachsen und Längen, was weit mehr als zuvor beobachtet. Um Mimik extreme Beispiele in der Natur und erfahren Sie mehr über neuronale Physiologie, haben sie mechanisch gestreckt Axone mit einer Übertragungsrate von acht Millimeter pro Tag, erreichen Längen von bis zu zehn Zentimeter, ohne zu brechen. Diese neue Arbeit hat Auswirkungen für Rückenmark und Nerven-Schaden-Therapie, da mehr implantierbare Axone sind notwendig für diese Art von Reparatur.
In der vorliegenden Studie, das Team unter der Leitung von Douglas H. Smith, MD, Professor für Neurochirurgie und Direktor des Zentrums für Schädel-Hirn-und Reparatur, in Neuronen aus Ratte Spinalganglien (Clustern von Nerven außerhalb des Rückenmarks) über die Nährstoff - - Gefüllte Kunststoff-Platten. Axone Auswuchs aus den Neuronen auf jeder Platte und im Zusammenhang mit Neuronen auf der anderen Platte. Die Platten wurden dann langsam auseinandergezogen über eine Reihe von Tagen, unterstützt durch eine genaue Computer-gesteuerten Motor-System. "Durch die rasche und kontinuierliche Dehnung, wir am Ende mit riesigen Bündeln von Axonen, die sichtbar für das Auge", sagt Smith. Die Axone beginnen, eine unsichtbare 100 Mikron und wurden gestreckt bis 10 Zentimeter in weniger als zwei Wochen. Smith und Kollegen von den Ergebnissen in der Deckung der Geschichte der 8. September 2004 Ausgabe des Journal of Neuroscience.
"Diese Art der Strecke Wachstum der Axone ist wirklich eine neue Perspektive", sagt Smith. Trotz der extremen Wachstum in Länge, die Axone wesentlich erhöhte sich im Durchmesser als auch. Mit Hilfe der Elektronenmikroskopie, sie bestätigt, daß dieses Wachstum, indem sie ein fully formed internen Skelett und eine vollständige Ergänzung der zellulären Strukturen genannte Organellen in der gestreckten Axone. "Überraschend, das Axon zu sein scheint belebt durch diese extremen Wachstum", sagt Smith. "Es ist nicht trennen, sondern bildet eine völlig normal erscheinende interne Struktur."
Diese extremen Wachstumsraten sind nicht im Einklang mit dem Stand der Erkenntnisse über die Grenzen der Axon Wachstum. "Proteine notwendig, um dieses Wachstum sind irgendwie richtig zur Kenntnis gebracht Standorten entlang der Axon schneller als denkbar Sätze des Verkehrs", stellt Smith. Das Team schlägt vor, zwei mögliche Mechanismen zu erklären, dieses: Erhöhung der Transportkapazität zu einer sehr schnellen Rate oder die erforderlichen Proteine auf der Baustelle, proximal auf die wachsenden Axone. Smith ist der Auffassung, dass diese Form des Wachstums tritt häufig in der Natur. "Zum Beispiel, lässt sich schließen, dass Axone in einem blauen Wal der Wirbelsäule wachsen mehr als drei Zentimeter pro Tag und eine Giraffe in den Hals zu zwei Zentimeter pro Tag in Spitzenzeiten Wachstum."
Das Team stellte außerdem fest, dass sie sich gezwungen sahen, Zustand der Axone zu wachsen in einer extremen Weg. "Obwohl sie können enorme Wachstum, können Sie nicht nur Frühjahr es auf sie", erklärt Bryan Pfister, PhD ein Post-Doc-Stipendiat in Smith's Labor und Mitverfasser der Studie. "Wenn wir Rampe bis die Strecke Rate zu schnell, die Axone Snap wird." Von diesem Team vermutet, dass in der Natur Tiere müssen wachsen in einer Tempo dosiert, so dass für die ständige Feedback und Konditionierung.
Es wurde auch festgestellt, dass Axone zunächst wachsen aus Neuronen und folgen einer chemischen Stimulus, um eine Verbindung mit einem anderen Neuron. Sobald jedoch der Axon erreicht hat ihr Ziel eine relativ unbekannte Form von Stretch-Wachstum müssen sich wie das Tier wächst. Mechanische Veränderungen in der wachsenden Gehirn, Wirbelsäule und andere Knochen sind der Ausgangspunkt für natürliche Stretch-Wachstum in Axone. "Wir wissen, dass es keine Spannungen auf den Neuronen selbst, sondern Spannungen auf dem Axon", sagt Smith. "Es ist Verformung, ein Ziehen des Axon." An dieser Stelle ist es unklar, welche Zell-Rezeptoren und Signalwege beteiligt sind, um den Prozess begonnen, aber aus diesem und früheren Studien die Ermittler berichten, dass das Signal von einem mechanischen Stimulus entlang der Länge der Axon im Gegensatz zu einer chemischen Anreize zu geben. "Die Strecke ist aus dem ganzen Körper wachsen", erklärt Smith. "Zum Beispiel, die wachsende Wirbelsäule Knochen in der Wal wahrscheinlich ausüben mechanische Kräfte auf die Axone im Rückenmark."
Die Forscher schließen, dass es sich hierbei um eine genetische Programm für Wachstum, das seit konserviert gesamten Tierarten, sondern nur wurde nicht untersucht in die Tiefe. Durch die Offenlegung der Mechanismen der extremen-Stretch-Wachstum, das Team ist derzeit die Anwendung dieses Wissens zur Entwicklung von Nerven-Konstrukte zur Reparatur von Nerven und Rückenmark Schaden. "Um zu erfahren, dass die Spannung ist eigentlich gut für die Nerven für Wachstum und Reparatur Mai nicht eine so lange Strecke", sagt Smith.
Penn Kollegen auf dem Papier sind: Akira Iwata und David F. Meany. Diese Forschung wurde gefördert durch die National Institutes of Health.
Für eine Kopie des Papiers, wenden Sie sich bitte an Dawn McCoy oder Elissa PETRUZZI an der Society for Neuroscience an 202-462-6688. Für die Erlaubnis, Bilder in der Papier-, wenden Sie sich bitte an Lionel Megino an der Gesellschaft auf lionel@sfn.org.
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