Developmental Cell:科学家揭秘斑马鱼脊髓后的修复机制

发布时间:2021-04-08 09:18:31
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在哺乳动物中,脊髓损伤后血管周围所形成的瘢痕组织严重阻碍了轴突再生。然而,对于斑马鱼这种物种,它在脊髓损伤后,周围出现的细胞外基质是有益的,也是轴突再生所必需的。然而,具体的机制并不清楚。

基于此,来自雅典生物医学研究的Daniel Wehner教授带领团队,将关于脊髓损伤后细胞外机制修复的相关研究以“A switch in pdgfrb + cell-derived ECM composition prevents inhibitory scarring and promotes axon regeneration in the zebrafish spinal cord”为题,于2021年2月22日在线发表在《Developmental Cell》杂志上。


该研究团队发现PDGFRb+细胞募集在cthrc1a操作的动物中是不变的,表明Cthrc1基质在这种情况下的不同功能。这其中的一种可能就是Cthrc1通过与整合素β1和β3相互作用直接支持轴突生长,这两种整合素在斑马鱼和哺乳动物系统中都是已知的能够相互作用。事实上,Cthrc1被证明能激活整联蛋白/FAK信号,一种已知的生长锥迁移的关键调节因子。或者,Cthrc1可能通过激活平面细胞极性途径来控制轴突导向。

该研究团队观察到产生Cthrc1的PDGFRb+细胞与再生轴突密切相关,这支持了后两种情况。这为PDGFRb+细胞提供了一个路标作用,它提供了位置和分子线索来指导轴突在病变部位的再生。未来的研究需要确定特定PDG rfb+细胞衍生基质成分在促进轴突生长中的详细功能。在这种情况下,利用幼体斑马鱼脊髓损伤模型来剖析Lum和Mfap2以及哺乳动物脊髓损伤疤痕的已知细胞外基质成分(如ⅳ型胶原)的生长抑制特性的调节机制将是有趣的。后者仍然没有被很好地理解。

该研究团队的研究揭示了脊髓损伤修复的几个相似之处,但强调了斑马鱼和非再生哺乳动物在脊髓损伤后细胞反应的重要差异。在这两种系统中,PDGFRb+血管周细胞产生成纤维细胞样细胞,在病变部位沉积细胞外基质。这表明哺乳动物和非哺乳动物脊椎动物血管周围细胞对脊髓损伤的保守细胞反应。然而,斑马鱼脊髓损伤部位分泌的细胞外基质是允许的,也是再生所必需的,但却为哺乳动物的轴突生长提供了不利的环境。接下来,该研究团队提出独特的细胞外基质组成是种间再生差异的潜在机制。越来越多的证据表明,在哺乳动物中,细胞外基质成分向具有高水平骨膜素、ⅳ型胶原、lumican和MFAP家族成员的生长抑制基质转移。

需要引起注意的是,该研究团队发现在斑马鱼的病变部位,这些和其他具有未知生长调节特性的基质成分(如纤维调节蛋白)的表达在PDG rfb+细胞中下调,lum或mfap2的错误表达阻止了再生。这些数据表明,斑马鱼细胞外基质富含轴突生长许可和促进分子,如Cthrc1和Col XII,而生长抑制基质在哺乳动物中占主导地位。这些观察描绘了斑马鱼和哺乳动物PDGFRb+细胞对脊髓损伤的反应和再生结果之间的关键差异。因此,该研究团队认为,识别控制斑马鱼PDG rfb+细胞分泌的细胞外基质组成的线索,可以揭示重组瘢痕形成哺乳动物对应物以沉积轴突生长促进基质的靶点。此外,研究哺乳动物血管周围细胞的募集是否也依赖于PDGFR信号将是有趣的,这为减轻脊髓损伤后抑制性细胞外基质沉积和促进轴突再生提供了一种潜在的药理学方法。


肌上皮细胞和血管周细胞被募集到脊柱损伤部位,doi:10.1016/j.devcel.2020.12.009

总之,该研究团队的数据提供了再生脊椎动物脊髓损伤部位轴突生长许可性细胞外基质的细胞来源、调节和组成的见解,对再生医学具有潜在的意义。
 
来源:生物谷