Als wir öffnen, Computer mit einander zu verbinden, Remote motor-Neuronen in unserem Rückenmark, öffnen sich synaptische Verknüpfungen, die Verbindung mit unseren Muskeln physisch. Selten denken wir über diese elektrische Signale übergeben hin und her zwischen Computern oder unsere Nervenzellen und Muskeln, bis diese Signale sind verloren.
Kennedy-Krankheit, eine degenerative neuromuskuläre Erkrankung, wirkt sich auf 1 in 40.000 Menschen jedes Jahr. Wenig Fortschritte wurden im Verständnis Ihrer biologischen Grundlage, da er identifiziert wurde, in den 1960er Jahren, aber eine vielversprechende führen kann eine Familie von Proteinen, bekannt als neurotrophe Faktoren.
MSU Wissenschaftler Cynthia Jordan, professor in der College of Natural Science Neuroscience Programm, und Katherine Halievski, ehemaliger Ph. D.-student in Jordanien Labor und führen Autor, veröffentlichte eine benchmark-Studie im Journal of Physiologie beschreibt die entscheidende Rolle, die eines dieser Proteine im Kennedy ‚ s disease: brain-derived neurotrophic factor (BDNF).
„Es gab Geschichten, dass neurotrophe Faktoren verlangsamen könnte neurodegenerative Erkrankungen, aber wo Sie fiel kurz war Sie wirklich zu verstehen, wie Sie verlangsamen die Krankheit“ Jordan erklärt. „Wo dieses Papier und Katherine s Arbeit stand allein in der klassischen neurowissenschaftlichen Techniken zu verstehen, wie BDNF verbessert die neuromuskuläre Funktion auf der zellulären Ebene.“
Motor Neuronen sind Zellen, die Signale vom Gehirn zu jeder Muskel im Körper—schnell zuckenden Muskeln, die eine schnelle, high-impact-Bewegungen wie springen, und langsam zuckenden Muskeln, die lange durchzuhalten Kontraktionen wie stehen. Bei jedem Schritt in den Weg—von der Nervenzelle entlang der synaptic-Weg und der Muskel—BDNF unterstützt den Prozess, indem beide Neuronen und Muskeln, was Sie brauchen, zu verbinden, zu überleben und zu gedeihen.
Vor Forschung in Jordan ‚ s lab kippte die Forscher zu BDNF die entscheidende Rolle bei der Unterstützung der Signalwege betroffen, die während der Kennedy-Krankheit und Muskel-Proben von Mäusen, die mit der Krankheit zeigten einen starken Verlust in BDNF.
„Da hatten wir einen Verlust von BDNF, könnten wir es ersetzen und helfen, verlangsamen das Fortschreiten der Kennedy‘ s disease?“, fragte Halievski, wer verbrachte die nächsten zwei Jahre die Erzeugung von transgenen Maus-Modellen, die extra produzierte Muskel BDNF, durchgeführt Kennedy-Krankheit und wurden auch männliche, eine Heldentat gegeben die Wahrscheinlichkeit nur bei 1: 16 für jede generation.
Nachdem die Modelle fertig waren, die erste große phase der Studie wurde entworfen, um zu beobachten, Ihre motorischen Verhalten als die Krankheit weiter Fortschritt.
„Das erste experiment würde Pause machen oder den rest der Studie,“ Halievski sagte. „Wir waren erfreut zu finden, dass die Erhöhung von BDNF im Muskel-Zellen verlangsamt das Fortschreiten der Krankheit durch die zwei-mal im Vergleich zu Tieren ohne zusätzliche BDNF, und dies ist der Punkt, an dem wir sagen können wir haben ein Phänomen—Muskel-BDNF ist etwas zu tun.“
Als Nächstes Halievski gezoomt, die an der Grenze zwischen Motoneuron und Muskel. Sie erfasst Veränderungen in elektrische Signale in erkrankte Mäuse mit erhöhten BDNF durch elektrophysiologische Techniken, ein Indikator dafür, wie das protein verbessert die Funktion auf zellulärer Ebene.
„Wir verwendeten feinen Glas-Elektroden, um buchstäblich hören, wie die motorischen Nervenzellen und Muskeln arbeiteten, nachdem Sie ausgesetzt, um BDNF während der Krankheit,“ Jordan erklärt. „Niemand hatte jemals das vorher getan.“
Was Sie entdeckten, war, dass BDNF verbessert die Funktion des slow-und fast-twitch-Muskeln, die an unterschiedlichen stellen in den Signalweg. Für slow-twitch-Muskeln, die Verbindung zwischen den motorischen Neuronen und den Muskeln verbessert mit erhöhten Muskel-BDNF, ein Befund, aufgereiht mit der Verbesserung der motorischen Funktion.
„Aber für die schnell zuckenden Muskeln, BDNF nicht helfen, in der gleichen Weise,“ Halievski sagte. „Es sind vor allem verbesserte sich Ihre innere Stärke und nicht die Verbindung.“
Kennedy-Krankheit ist bekannt, dysregulate Schlüssel-Gene, die in die neuromuskuläre übertragung, einschließlich der molekularen Wachstumsfaktoren wie BDNF. Blick auf die Ausprägung von 13 verschiedenen Genen, die in beiden schnellen und langsamen twitch-Muskeln bestätigt, dass Muskel-BDNF gehandelt, die auf verschiedenen Mechanismen, um deren Funktion zu verbessern.
„Nicht alle Muskeln sind gleich aufgebaut, Sie unterschiedliche Funktionen erfüllen“, sagte Jordan. „Es war überraschend zu sehen, dass BDNF war die Bekämpfung der Auswirkungen der Krankheit ist sehr unterschiedlich in diesen beiden Arten von Muskeln.“
Die Wissenschaftler hoffen, dass die neue, mechanistische Verständnis von BDNF Ihre Forschung verbessern Therapeutika für Patienten mit Kennedy-Krankheit.
