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斑马鱼的研究揭示了其眼球再生之谜

2017-04-07 人评论

鱼眼如果遭受任何形式的损坏或伤害,都具有自我再生的宝贵能力。不幸的是,人眼没有同样的优势。然而,新的研究揭示鱼的自我修复机制的细节,这可能最终导致人类视觉的新疗法。

鱼眼如果遭受任何形式的损坏或伤害,都具有自我再生的宝贵能力。不幸的是,人眼没有同样的优势。然而,新的研究揭示鱼的自我修复机制的细节,这可能最终导致人类视觉的新疗法。

随着年龄增长,我们的视力随之衰退,我们会发现阅读报纸不像以前那样轻松了。除了这种自然的生理变化——即老花眼,作为眼睛老化的结果,还会有一些其他的眼疾伴随而来。

老化导致的眼肌衰弱

老化导致的眼肌衰弱是相当常见的,它也是致使五十岁以上的人群失明的主要原因之一。在这种情况下,视网膜黄斑(一种处于靠近视网膜中心的斑),已经被损坏了。这会引起视力模糊和视物扭曲。

色素性视网膜炎

色素性视网膜炎是另外一种眼疾。它会干扰视网膜对光的反应。该病症是遗传性的,并且逐渐的但不是完全的视力丧失。

最新的研究调查了鱼眼的再生能力。鱼的眼睛有从损伤中治愈的功能,甚至能在短短几周内恢复视力。新的研究提供了一些有助于研究人员诱导人眼自我再生的见解。这可以帮助修复由色素性视网膜炎和老化导致的眼肌衰弱等疾病引起的眼损伤。

这项新研究由田纳西州纳什维尔范德堡大学的研究人员操手。由James Patton和范德堡大学生物科学教授Stevenson领导。实验结果发表于《cell reports》期刊上。

鱼的眼睛如何再生

研究开始于一个假说:一种神经递质可能操控着鱼类视网膜的再生。鱼和哺乳动物的视网膜结构非常相似,所以Mahesh Rao(一个研究生兼这项研究的合作者)从一个老鼠研究中推断出结果,并把结果在斑马鱼身上测试了出来。

激发了Rao假说的老鼠研究发现,这种神经递质-称为GABA -控制一些视网膜干细胞的活性。GABA神经递质通常作为抑制剂,降低神经元激发其周围神经元的能力。GABA神经递质在脑中非常普遍,发生在所有突触的30%至40%。

在其他细胞中,视网膜还包含一种叫做穆勒神经胶质的干细胞。在人类和其他哺乳动物中,这些细胞提供穿过所有视网膜层的“建筑支持” - 但在鱼中,这些胶质细胞在再生中也起到关键作用。

在再生过程中,这些细胞经历称为去分化的回归形式,这意味着它们从专门的状态回到更一般的,更简单的状态。然后他们再次分化。但这一次他们将成为受损的神经细胞的替代品。

神经递质可能触发再生过程

在斑马鱼的实验中,Rao和同事通过在他们注射的酶的帮助下交替地刺激和降低GABA的产生来测试他们的假设。他们发现在视网膜上,高浓度的GABA会降低穆勒神经胶细胞的活跃度。当视网膜GABA含量水平下降时,神经胶质细胞就开始去分化增殖。

该研究的主要负责人解释了研究的发现和贡献:

“主流说法是,鱼视网膜的再生过程是由分泌生长因子引起的,但我们的研究结果表明,反而可能是神经递质的GABA启动了这一过程…我们的理论是,GABA的浓度下降引发再生。它启动了一连串的事件,包括激活穆勒神经胶质和生产各种生长因子,刺激细胞生长和增殖。如果我们是正确的,那么有可能通过GABA抑制剂刺激人类视网膜自我修复治疗他们。”——James Patton

在未来,研究人员计划调查GABA是否也负责创建新的光感受器和其他专门的视网膜神经细胞的细胞分化。


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