神经元如何在自己的皮肤中舒适地生长
根据哈佛医学院科学家领导并于 8 月 21 日发表在《发育细胞》杂志上的一项研究,感知触觉的神经细胞会根据皮肤本身的提示,而不是通过预定的编程,为有毛或无毛的皮肤生长出适当的末端 。
作者说,如果在进一步的研究中得到证实,这些发现最终可能会帮助研究人员开发出使受损或患病神经再生的疗法,或者更好地了解先天性神经病(先天性神经病,即患有感觉神经缺陷的个体的病症)的 原因。
“最重要的信息是,皮肤告诉未指定的神经元如何在形状、大小和结构上成熟,从而成为适合特定皮肤区域的最终类型,”该研究的资深作者、皮肤科系主任 David Ginty 说。 HMS 布拉瓦尼克研究所的神经生物学和霍华德休斯医学研究所的研究员。这项研究由 Charalampia Koutsioumpa 领导,她曾是Ginty 实验室的研究生 ,现在是耶鲁大学医学院的神经科住院医师。
Ginty 解释说,大约 20 种左右不同类型的神经元支配皮肤来检测各种感觉,例如温度、疼痛或触觉。在发育过程中,这些神经细胞将延伸(称为轴突)从脊髓附近的细胞体发送到皮肤。
当轴突到达皮肤中的最终目的地时,轴突形成所谓的终端,称为末端器官,是根据神经元的功能定制的。例如,感知轻触的神经元(称为低阈值机械感受器,或 LTMR)如果终止于无毛皮肤(例如手掌),则具有称为迈斯纳小体的终末器官,从而赋予它们相对较高的感知敏锐度。
相比之下,那些最终长出毛茸茸的皮肤(覆盖身体表面90%以上)的末端器官称为披针形复合体,其感知敏锐度较低,但能够检测非特异性刺激,例如触摸皮肤或吹过头发的风。
Koutsioumpa 表示,尽管几十年来研究人员已经了解这些不同的感觉神经类型,但仍不清楚它们是如何变得如此专业的。
目前有两种理论:要么这些神经末梢在产生时就具有预定的命运,将投射发送到它们预定的无毛或有毛皮肤的目的地,要么它们没有特化,发展成一种类型(高度敏感的迈斯纳小体)或其他(不太敏感的披针形复合物),基于皮肤本身的提示。
为了确定这些理论中哪一个是正确的,Koutsioumpa、Ginty 和他们的同事使用小鼠作为模型系统。这些动物的爪垫上有无毛的皮肤,类似于人类的手掌和脚底的皮肤,而有毛的皮肤覆盖了它们身体的大部分其他部分。
研究人员利用基因标记技术,培育出具有皮肤中可见的感觉神经元的小鼠,使它们能够在出生前追踪这些细胞的生长。尽管无毛和有毛皮肤的不同神经末梢在出生后一周内就可以区分,但这些神经元在子宫内看起来是相同的,这意味着它们的差异在发育后期出现。Koutsioumpa 说,这一发现提供了第一个线索,即高度敏感的迈斯纳小体或不太敏感的披针形终末器官的发育不是预先确定的,而是可能由最终目标皮肤类型决定。
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