Когда наши носы улавливают запах, будь то аромат сладкой розы или пот незнакомца в тренажерном зале, два типа сенсорных нейронов работают, ощущая этот запах или феромон. Эти сенсорные нейроны особенно интересны, потому что они единственные нейроны в нашем организме, которые регенерируются на протяжении всей взрослой жизни – поскольку некоторые из наших обонятельных нейронов умирают, их вскоре заменяют новорожденные. Откуда эти нейроны в первую очередь, долгое время озадачивались биологи, занимающиеся развитием.
Предыдущие гипотезы о происхождении этих обонятельных нервных клеток приписывали эмбриональным клеткам, которые развиваются в кожу или центральную нервную систему, откуда, как полагают, берут свое начало сенсорные нейроны уха и глаза соответственно. Но биологи из Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт) обнаружили, что стволовые клетки нервного гребня – мультипотентные мигрирующие клетки, уникальные для позвоночных, которые дают начало многим структурам тела, таким как лицевые кости и гладкие мышцы, – также играют ключевую роль. в создании обонятельных сенсорных нейронов в носу.
"Долгое время считалось, что обонятельные нейроны происходят исключительно из утолщенной части эктодермы; наши результаты прямо опровергают эту концепцию," говорит Марианна Броннер, профессор биологии Альберта Биллингса Раддока в Калифорнийском технологическом институте и автор статьи, опубликованной в журнале eLIFE 19 марта, в которой излагаются выводы.
Два основных типа сенсорных нейронов в обонятельной системе – это нейроны с ресничками, которые обнаруживают летучие запахи, и микроворсинки, которые обычно воспринимают феромоны. Оба эти типа находятся в тканях, выстилающих внутреннюю часть полости носа, и передают сенсорную информацию в центральную нервную систему для обработки.
В новом исследовании ученые показали, что во время эмбрионального развития стволовые клетки нервного гребня дифференцируются в микроворсинки, которые, как долгое время считалось, происходят из того же источника, что и ресничные нейроны, чувствительные к запаху. Более того, они продемонстрировали, что для развития этих двух типов нейронов необходимы разные факторы. Удалив ген Sox10, они смогли показать, что образование микроворсинок блокируется, в то время как ресничные нейроны не затрагиваются.
Они сделали это открытие, изучая развитие обонятельной системы у рыбок данио – полезных модельных организмов для исследований биологии развития благодаря оптической прозрачности свободно плавающего эмбриона. «Понимание происхождения обонятельных нейронов и процесса образования нейронов важно для разработки терапевтических приложений для таких состояний, как аносмия или неспособность обонять», – говорит Броннер.
"Ключевой вопрос биологии развития – степень вклада стволовых клеток нервного гребня в обонятельную систему – был рассмотрен в нашей статье с помощью нескольких экспериментальных линий," говорит Анкур Саксена, научный сотрудник лаборатории Броннера и ведущий автор исследования. "Обонятельные нейроны уникальны по своей способности к обновлению для разных видов, поэтому, изучая, как они формируются, мы можем получить представление о том, как нейроны в целом могут быть побуждены к дифференцировке или регенерации. Эти знания, в свою очередь, могут открыть новые возможности для лечения неврологических расстройств или травм у людей."
Затем исследователи изучат, какие еще гены, помимо Sox10, играют роль в процессе дифференцировки стволовых клеток нервного гребня в микроворсинки. Они также планируют выяснить, вызывают ли клетки нервного гребня новые микроворсинки во время обонятельной регенерации, которая происходит после эмбриональной стадии развития.