Работа была проведена в лаборатории Марианны Броннер, профессора биологии Альберта Биллингса Раддока в Калифорнийском технологическом институте, и опубликована в статье, опубликованной 20 марта в онлайн-выпуске журнала Nature.Более десяти лет группа Броннера изучала миног из-за уникального понимания эволюции позвоночных и, в частности, эволюции новых структур, таких как челюсти. В ее лаборатории в Калифорнийском технологическом институте содержится одна из очень немногих лабораторных популяций миноги в мире.Броннера особенно интересовало, как минога сравнивается с другими позвоночными в эволюции нейронов кишечника.
Эти нейроны контролируют движение мышц для пищеварения и управляют другими аспектами физиологии кишечника, такими как секреция и водный баланс.«Нас интересовало происхождение нейронов кишечника миноги, потому что у других позвоночных они возникают из определенного типа эмбриональных клеток, называемых клетками нервного гребня», — говорит Стивен Грин, докторант в области биологии и биологической инженерии и соавтор статьи. «Мы знали, что у миноги есть много видов клеток нервного гребня, но мы мало знали о том, какие клетки дают начало нейронам кишечника».Клетки нервного гребня — это тип стволовых клеток; во время эмбрионального развития позвоночных они в конечном итоге дифференцируются в специализированные клетки, такие как клетки лицевого скелета или клетки пигмента.
В частности, известно, что популяция, называемая клетками нервного гребня блуждающего нерва, становится нейронами кишечника. Но Броннер и ее команда заметили, что, хотя у зрелой миноги есть нейроны кишечника, как и у других позвоночных, у эмбрионов миноги эти клетки блуждающего нерва отсутствуют.«У взрослых миног есть нейроны кишечника, но нам не удалось найти клетки-предшественники блуждающего нерва», — говорит Броннер. «Итак, откуда берутся нейроны кишечника?»
Чтобы выяснить это, команда черпала вдохновение из исследований мышей, у которых из-за мутации отсутствуют клетки нервного гребня блуждающего нерва. Однако у мышей есть небольшое количество нейронов кишечника из неожиданного источника — клеток, называемых предшественниками шванновских клеток (SCP).
SCP существуют вдоль нервов, идущих от позвоночника к различным частям тела. Известно, что эти клетки развиваются в шванновские клетки, которые образуют защитный барьер вокруг нервов.Броннер и ее команда флуоресцентно пометили эти клетки у эмбрионов миноги и обнаружили, что во время развития клетки мигрировали от позвоночника к кишечнику.
Конечно, некоторые из этих SCP превратились в нейроны кишечника.«Наши результаты показывают, что кишечные нейроны у древних позвоночных могли происходить преимущественно от SCP, и что количество этих исходных кишечных нейронов позже было меньше, чем нейронов, которые возникли из клеток нервного гребня блуждающего нерва», — говорит Грин. «У миноги относительно простой кишечник, без петель и с небольшим количеством нейронов. Мы предполагаем, что клетки нервного гребня блуждающего нерва могут быть необходимы для более сложных кишечников высших позвоночных, таких как мыши и люди».
Статья озаглавлена ??«Древнее эволюционное происхождение кишечных нейронов позвоночных из ствола нервного гребня».