Спинномозговая жидкость обеспечивает подушку между органом и черепом, устраняя отходы и выполняя другие функции, важные для неврологического здоровья. В мозгу есть четыре места – или желудочки – где спинномозговые потоки жидкости.
Гидроцефалия может нанести ущерб, когда чрезмерная спинномозговая жидкость расширяет места между желудочками и создает давление на мозговую ткань. В людях гидроцефалия может вызвать массу неврологических болезней: нарушение баланса и координации, потери памяти, головных болей и затуманенного зрения, и даже повреждает к мозгу.«Большую часть времени гидроцефалия вызвана своего рода физической блокировкой потока спинномозговой жидкой, так называемой препятствующей гидроцефалии. Мы продемонстрировали вместо этого что сбой определенных генов – Dishevelleds (гены Dvl) – вызванная гидроцефалия в наших моделях мыши.
Эти гены регулируют точное размещение и выравнивание ресниц в эпендимных клетках, которые перемещают спинномозговую жидкость всюду по мозгу», сказал Выншав-Борис, Мэриленд, доктор философии, Джеймс Х. Джуэлл МД ’34 профессора Генетики и Стула, Отдела Наук Генетики и Генома, Медицинской школы Западного резервного университета Кейза. «Это открытие прокладывает путь к более сосредоточенному исследованию, чтобы определить, могут ли подобные механизмы вызвать гидроцефалию в людях».Ученые все еще на большинстве возникающих стадий понимания различных причин и видов гидроцефалии. В некоторых случаях источники корня генетические; в других жидкое накопление приписано осложнениям преждевременных родов.
Этот проект освещает один путь, которым генетические влияния способствуют условию.Выншав-Борис начал это совместное исследование в то время как преподаватель в педиатрии в Институте Человеческой Генетики и Центре Илы и Эдит Броуд Медицины Регенерации и Исследования стволовых клеток в Калифорнийском университете в Сан-Франциско (UCSF) прежде, чем прибыть, чтобы Окружить Западный Запас в июне 2013.
Для этого проекта гидроцефалии он присоединился к коллеге – co-следователю руководителя, Артуро Альваресу-Буилья, доктору философии, преподавателю неврологической хирургии, и Вереску и Мелани Масс Эндауэд Чэр, Отделу Неврологической Хирургии, UCSF, в проведении исследования, которое доказало у мышей, что гены Dvl регулируют размещение и полярность ресниц в эпендимных клетках, которые выравнивают желудочки мозга.Ресница – тонкое проектирование выпуклости от многих клеток. В эпендимных клетках многократные ресницы высовываются от каждой клетки как связка или участок, который напоминает хвост лошади, избивая, чтобы переместить спинномозговую жидкость эффективно. Каждая ресница должна быть закреплена, измерена и сформирована правильно, правильно помещена и выровнена относительно других ресниц в той же самой клетке, и выравнивание ресниц между клетками также необходимо так, чтобы ресницы бились точностью, чтобы достигнуть надлежащего движения жидкости в правильном направлении.
Это – все о превосходной организации: неправильный размер, форма или угол вращения связки ресниц будут препятствовать гладкому и соответствующему направленному потоку спинномозговой жидкости.Работа у мышей Синьей Охатой, доктором философии, и Чжин Накатани, доктором философии, co-first авторы, которые работали в лабораториях Альвареса-Буилья и Выншав-Бориса, соответственно, и их коллегах, продемонстрировала, как нормальный против Dvl-несовершенных мышей жил с точки зрения функции ресниц.
Они исследовали ресницы от эпендимных клеток нормальных мышей и нашли, что ресницы были хорошо организованы и правильно помещены в и между эпендимными клетками. Следователи даже рассмотрели в режиме реального времени посредством флуоресцентного отображения запутанность, с которой хорошо организованные ресницы колебались, чтобы переместить жидкость вперед нормальным способом.Dvl-несовершенные мыши показали ресницы, которые были дезорганизованы и поместили неправильно и потому что их полярность была разрушена, и в свою очередь, гладкий поток жидкости отсутствовал.
Одна группа мышей была несовершенной для пяти из шести копий генов Dvl в течение развития мозга, и у другого набора мышей был тот же самый дефицит Dvl, вызванный только как взрослые. У Dvl-несовершенных мышей было довольно нормальное мозговое развитие в течение созревания от рождения до взрослой жизни, но как только они были взрослыми, гидроцефалия началась. Организация эпендимных клеток, числа основных тел и ресниц и частоты движения ресниц были нормальны у этих Dvl-несовершенных мышей, но полярности в расположении ресниц в и между эпендимными клетками были дефектными, из-за дефектных полярностей основных тел тот якорь ресницы. Бьющиеся ресницы испытали недостаток в координации и возможности переместить спинномозговую жидкость эффективно.
Флуоресцентное отображение показало вялый поток спинномозговой жидкости у Dvl-несовершенных мышей.В другой группе мышей изменились нормальная организация и полярность ресниц, когда генный дефицит Dvl был вызван как взрослые.
Как только нормальное размещение связок ресниц в эпендимной клетке начало переходить у этих мышей способом, которые исказили избиение ресниц и движение спинномозговой жидкости, вызвав гидроцефалию. Это открытие показало, что активность гена Dvl потребовалась, чтобы поддерживать структуру, которая поддержала соответствующую полярность в избиении ресниц.«Если основной якорь всех ресниц будет выровнен и указывающий в том же самом направлении, ресницы будут правильно поляризованы и скоординированы в их движениях», сказал Выншав-Борис. «С другой стороны, если основной якорь тела не выровнен правильно, там будут проблемами с полярностью ресниц и ресничных связок.
В конечном счете это приводит к ресницам, бьющимся в неправильных направлениях и не перемещающим спинномозговой жидкости».Эти результаты демонстрируют, что все время функционирующие гены Dvl требуются для надлежащей плоской полярности клетки подвижных ресниц в эпендимных клетках.
«Наши результаты предполагают, что эта критическая функция генов Dvl может играть ключевую роль в движении спинномозговой жидкости, чтобы предотвратить развитие гидроцефалии», сказал Выншав-Борис. «Идентификация новой причины для гидроцефалии в модели животных будет стимулировать дальнейшее научное расследование, чтобы учиться, вовлечен ли этот плоский путь полярности клетки в человеческую гидроцефалию».