Nervne ćelije koje osećaju dodir razvijaju odgovarajuće završetke za dlakavu ili bezdlaku kožu na osnovu signala iz same kože, a ne putem unapred određenog programiranja, prema istraživanju koje su vodili naučnici sa Harvardske medicinske škole i objavljenom 21. avgusta u Developmental Cell.
Ako se potvrde u daljim studijama, nalazi bi na kraju mogli pomoći istraživačima da razviju terapije za regeneraciju oštećenih ili bolesnih nerava, kažu autori, ili bolje razumiju šta ide po zlu kod urođenih neuropatija, stanja kod osoba rođenih sa senzornim nervnim defektima.
„Poruka koja se može doneti kući je da koža govori neodređenim neuronima kako da sazrevaju u obliku, veličini i strukturi da postanu završni tip prikladan za tu specifičnu regiju kože“, rekao je stariji autor studije David Ginti, predsednik Odeljenja za Neurobiologija na Institutu Blavatnik u HMS-u i istraživač Medicinskog instituta Hauard Hjuz. Studiju je vodila Charalampia Koutsioumpa, bivša diplomirana studentkinja u laboratoriji Ginti, koja je sada specijalizirana za neurologiju na Iale Medicine.
Oko 20 ili više različitih tipova neurona inervira kožu kako bi otkrili širok spektar senzacija, kao što su temperatura, bol ili dodir, objasnio je Ginti. Tokom razvoja, ove nervne ćelije šalju ekstenzije, zvane aksone, od tela ćelija koje se nalaze blizu kičmene moždine do kože.
Kada stignu na svoje krajnje odredište u koži, aksoni formiraju takozvane završetke, poznate kao krajnji organi, koji su prilagođeni funkcijama neurona. Na primer, neuroni koji osećaju lagani dodir (koji se nazivaju mehanoreceptori niskog praga ili LTMR) imaju krajnje organe koji se nazivaju Majsnerovo telo ako se završavaju kožom bez dlaka, kao što je na dlanovima, što im daje relativno visoku oštrinu čula.
Nasuprot tome, oni koji završe u dlakavoj koži, koja pokriva više od 90 procenata površine tela, imaju krajnje organe koji se nazivaju lanceolatni kompleksi sa nižom oštrinom čula, ali su sposobni da otkriju nespecifične stimuluse, kao što je dodirivanje kože ili vetar koji duva kroz kosu.
Iako su istraživači decenijama znali za ove različite tipove senzornih nerava, rekao je Kutsioumpa, ostalo je nejasno kako su nastali da bi postali toliko specijalizovani.
Dve teorije su plutale okolo: ili ovi nervni završeci imaju određenu sudbinu kada se generišu, šaljući projekcije na unapred određeno odredište kože bez dlake ili dlake, ili nastaju nespecijalizovani, razvijajući se u jedan tip (veoma osetljiva Majsnerova tela) ili drugi (manje osetljivi lanceolatni kompleksi), zasnovani na signalima iz same kože.
Da bi utvrdili koja je od ovih teorija tačna, Kutsioumpa, Ginti i njihove kolege su koristili miševe kao model sistema. Ove životinje imaju kožu bez dlake na jastučićima šapa analognu onoj na ljudskim dlanovima i tabanima i dlakavu kožu koja pokriva većinu ostatka njihovog tela.
Koristeći tehniku genetskog obeležavanja, istraživači su generisali miševe sa senzornim neuronima koji su se mogli videti u koži, omogućavajući im da prate rast ovih ćelija počevši od pre rođenja.
Iako su različiti nervni završeci na koži bez dlake i dlake postali prepoznatljivi u roku od nedelju dana nakon rođenja, ovi neuroni su izgledali identično u materici, što je značilo da se njihove razlike pojavljuju kasnije u razvoju. Ovaj nalaz dao je prvi trag da razvoj visoko osetljivih Meissnerovih telaša, ili manje osetljivih lancetastih krajnjih organa, nije unapred određen, ali može biti diktiran tipom kože krajnjeg odredišta, rekao je Kutsioumpa.
Tokom ovog eksperimenta, istraživači su uočili neke pojedinačne senzorne neurone koji su se granali u više završetaka na graničnim područjima između bezdlake i dlakave kože. Iako su ovi završeci proizašli iz istog ćelijskog tela, oni su razvili Majsnerovo telo i lanceolatne krajnje organe u zavisnosti od toga da li su njihovi završeci bili na teritoriji bez dlake ili dlake.
Opet, ovaj nalaz podržava ideju da su se krajnji organi razvili na osnovu signala sa kože koju su neuroni na kraju inervirali. Drugim rečima, oblik, veličina, struktura – i na kraju sudbina – ovih neurona su modulisani znakovima tipa kože koji su služili.
U drugom eksperimentu, istraživači su radili sa miševima koji su nosili mutaciju koja im je dala kožu bez dlake ne samo na jastučićima šapa, već i na vrhovima šapa. Iako je ova mutacija verovatno uticala samo na samu kožu, ispitivanje senzornih neurona koji inerviraju vrhove šapa pokazalo je da su razvili visoko osetljiva Meissnerova tela, baš kao i ona u koži jastučića, što sugeriše da je signal sa kože uticao na razvoj nervnog tipa.
Kada su istraživači tražili molekule koji bi mogli poslužiti kao taj signal, prethodna istraživanja i njihovi sopstveni eksperimenti su predložili dva kandidata, poznata kao koštani morfogeni proteini 5 i 7 (BMP5 i BMP7), koji su bili jako izraženi u koži bez dlake.
Naravno, kada su istraživači genetski izmenili miševe kako bi uklonili receptore za ovu porodicu proteina, njihova koža bez dlake imala je mnogo manje Meissnerovih ćelija, a ona koja su ostala razvila su se abnormalno. Iako se čini da su BMP5 i BMP7 ključni za razvoj Majsnerovog tela, istraživači nisu identifikovali nijedan kandidat za signalne molekule za lanceolatne komplekse.
Zajedno, rekao je Kutsioumpa, ovi nalazi sugerišu da tip kože određuje koji će se senzorni neuroni krajnjih organa razviti, što bi moglo uticati na napore da se regenerišu senzorni neuroni u koži. Takođe bi na kraju moglo pomoći istraživačima da razviju tretmane za senzorne neuropatije, jednog od uslova koje ona planira da tretira kao neurolog.
„Senzorne neuropatije su neki od najčešćih naslednih neuroloških poremećaja“, rekao je Koutsioumpa. „Naš rad bi mogao dati neke naznake terapijama u budućnosti.“
