Ученые Определи два Основных Гена для Дыхания

     Команда исследователей из Медицинского университета Нью-Йорка обнаружили, что два гена, называемые Hoxa5 и Hoxc5 , играют важную роль в создании нейронной цепи необходимой для дыхания. Это открытие может помочь в лечении последствий  травм спинного мозга и нейродегенеративных заболеваниях.

     Трехлетнее исследование, определило молекулярный код, который отличает группы мышц, контролирующих нервные клетки вместе известном как - диафрагмальная моторная колонка (phrenic motor column  - PMC).

"Эти клетки располагаются примерно на половине пути к задней части шеи, чуть выше четвертого шейного позвонка, и, вероятно, наиболее важные нейроны в нашем теле", пояснил ведущий автор профессор Джереми Дасен из Медицинского института Говарда Хьюза.

     Причинение вреда спинному мозгу со стороны, где находится PMC - может мгновенно выключить дыхание. Относительно мало, известно о том, что отличает PMC нейроны от соседних нейронов, и как PMC нейроны разрабатывают и подключают себя к диафрагме у плода. PMC клетки передают постоянный поток электрохимических сигналов вниз, к аксонам и на диафрагму мышц, что позволяет легким расширяться и расслабиться в их естественном ритме дыхания.

"Теперь у нас есть множество молекулярных маркеров, отличающих эти клетки от других видов моторных нейронов данного типа, так что мы можем изучить их в деталях, и искать пути для выборочному повышению их выживания", сказал Дансен.

     Чтобы выяснить, что отличает PMC нейроны от своих соседей, провели опыты на мышах, ученые вводили флуоресцентную ретроградную метку в диафрагмальный нерв, который проводит PMC к диафрагме, а затем искали нужные нейроны спинного мозга, которые бы светились за счет введенного индикатора. Они использовали трансгенных мышей, экспрессирующих зеленый флуоресцентный белок (GFP - green fluorescent protein) в моторные нейроны и в аксоны, чтобы видеть диафрагмальный нерв. Отметив, характерный паттерн экспрессии (максимальная экспрессия)генов у этих PMC нейронов, ученые начали определять их конкретные роли.

     В конечном итоге, сложные деформации трансгенных мышей выявили два гена, Hoxa5 и Hoxc5 , как главных - контроллеров PMC надлежащего развития. Hox ген - 39 выражается и у людей - хорошо известен как регуляторов развития генов у животных.

"Когда Hoxa5 и Hoxc5 замолчали в эмбриональных моторных нейронах у мышей ", сообщили ученые," PMC не смогла сформировать свою обычную, плотно столбчатую структуру и была не правильно подключена к диафрагме, остановив у новорожденного животного способность дышать. Даже если вы удалите эти гены в конце внутриутробного развития, PMC нейронов падает – и, диафрагмальный нерв не образует достаточно нервных ветвей на диафрагму мышц" сказал Дансен.

     Профессор Денсен планирует использовать полученные результаты для понимания более широкой схемы дыхания - в том числе и ритма генерирующего нейроны в стволе мозга, которые в свою очередь реагирует на уровень углекислого газа, стресс и другие факторы окружающей среды.

"Теперь, когда мы знаем что-то о клетках PMC, мы можем работать через более широкую схему, чтобы попытаться выяснить, как все эти соединения устанавливаются", сказал он.

"Как только мы поймем,  как работает вся это дыхательная сеть, мы сможем приступить к разработке новых методов лечения, нарушений дыхания, таких как апноэ сна (апноэ сна - состояние, для которого характерно прекращение лёгочной вентиляции во время сна более чем на 10 секунд)", сказал ведущий автор, доктор Polyxeni Philippidou.