Исследование на рыбках данио помогло раскрыть происхождение сколиоза
Ученые из Университета Орегона обнаружили новые ключи к генетической основе сколиоза — аномального искривления позвоночника.
Исследователи из лаборатории профессора биологии Дэна Граймса идентифицировали два крошечных белка, которые помогают удерживать позвоночник прямым в ключевые периоды развития. Рыбки данио с мутациями в этих белках в итоге имеют искривленный позвоночник, имитируя то, что наблюдается у людей со сколиозом.
Команда сообщила о своих результатах 1 декабря в журнале eLife.
Идиопатический сколиоз, который не является результатом основного заболевания, такого как мышечная дистрофия или церебральный паралич, обычно проявляется у подростков, часто во время большого скачка роста. Но исследователи до сих пор многого не понимают о сколиозе.
Прямохождение человека создает давление на позвоночник, которое не воспроизводится у четвероногих лабораторных животных, таких как мыши и крысы, поэтому было сложно изучать искривление позвоночника в лаборатории.
Ранее Граймс обнаружил, что реснички, выстилающие позвоночник, проталкивают спинномозговую жидкость. Это движение жидкости было необходимо для поддержания позвоночника прямым. Рыбы с мутациями, нарушающими работу ресничек и, следовательно, движение жидкости, получали искривленный позвоночник.
Новое исследование раскрывает следующий шаг на этом пути. Рыбки данио с мутациями в двух специфических белках в итоге имеют искривленный позвоночник, имитируя сколиоз у людей.
Эти два небольших белка производятся нейронами в позвоночнике. Их выработка активируется движущейся спинномозговой жидкостью, а значит, и ресничками. Исследователи предполагают, что после высвобождения нейронами эти белки связываются с рецепторами в мышцах, окружающих позвоночник, возможно, влияя на то, как эти мышцы поддерживают позвоночник.
Белки, по-видимому, особенно важны в определенные моменты развития. В некоторых экспериментах исследователи использовали рыб с температурной чувствительностью. Изменяя температуру воды в аквариуме, они могли включать или выключать определенные гены в разное время.
«Если мы вмешиваемся в них в подростковом возрасте, мы видим большие искривления позвоночника, — сказал Граймс. — Это показывает, что путь действительно работает в эти периоды роста, как мы видим у людей, когда сколиоз обычно начинается у подростков».
Далее команда планирует изучить, что происходит дальше по этому пути, с надеждой лучше понять первопричины сколиоза.
«Остается загадкой, как сам белок попадает к рецептору», — сказала аспирантка Зои Айронс, и это вопрос для дальнейшего изучения.
Результаты также могут углубить общее понимание учеными формы и функции животных.
«Один из главных интересов моей лаборатории — понять, как небольшие молекулярные процессы порождают крупные анатомические формы, — сказал Граймс. — Это хорошая модель для этого, потому что здесь нейроны, мышцы и кости координируются вместе».