00:13 2022-05-17
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Precursorul coloanei vertebrale și al creierului se formează pasiv
_ Precursor al coloanei vertebrale și al creierului se formează pasiv
Cercetătorii de la ETH Zurich au efectuat un studiu detaliat al neurulației – cum se formează tubul neural în timpul dezvoltării embrionare. Ei ajung la concluzia că acest lucru se întâmplă mai puțin activ decât se credea anterior. Acest lucru are, de asemenea, implicații pentru înțelegerea defectelor precum spina bifida.
La embrionul uman, tubul neural se formează între a 22-a și a 26-a zi de sarcină. Mai târziu, creierul și măduva spinării se vor dezvolta din acest tub. Tubul neural se formează atunci când o structură de țesut plat alungită, placa neurală, se îndoaie pe lungime într-o formă de U și se închide pentru a forma un tub. Ce determină această dezvoltare nu este încă clar. Cercetătorii din grupul lui Dagmar Iber, profesor de biologie computațională la Departamentul de Știință și Inginerie a Biosistemelor de la ETH Zurich din Basel, au reușit psă arate că țesutul din jur este probabil să joace un rol semnificativ prin exercitarea unei presiuni din exterior.
Formarea tubului neural este un pas extrem de important în dezvoltarea embrionară, după cum subliniază profesorul ETH Iber. În aproximativ unul din o mie de embrioni, acest tub nu se formează complet. Acești copii se nasc cu o malformație a coloanei vertebrale numită spina bifida (din latinescul „coloană despicată”); în cazuri extreme, se nasc cu „spatele deschis” (spina bifida aperta) care necesită intervenție chirurgicală. Nu în ultimul rând, pentru a preveni mai bine acest tip de defect congenital, oamenii de știință ar dori să înțeleagă neurularea – procesul de formare a tubului neural – cât mai detaliat posibil.
„În ultimele decenii, această întrebare a avut loc. a fost în centrul cercetării intense”, spune Roman Vetter, un om de știință din grupul Iber și coautor al noului studiu, pe care cercetătorii îl publică acum în Proceedings of the National Academy of Sciences. Se știe că regiunile liniare din mijloc și de pe părțile laterale ale plăcii neurale sunt deosebit de puternic curbate. Aceste regiuni sunt numite puncte de balama. Până acum, oamenii de știință au presupus că semnalele biochimice locale din celulele plăcii neurale duc la formarea acestor puncte de balama și că punctele de balama joacă un rol activ în formarea tubului neural. Cu toate acestea, nu a existat o explicație cu privire la motivul pentru care punctele balamale se formează exact acolo unde se află.
Modelarea computerizată conduce calea
Cercetătorii ETH postulează acum un mecanism alternativ, conform căruia placa neurală nu se îndoaie în mod activ, condusă de punctele de balama, pentru a forma un tub. Mai degrabă, placa neuronală adoptă inițial o formă ușor curbată din motive anatomice. Ulterior, țesutul situat pe fiecare parte a plăcii neurale (ectodermul și mezodermul) se extinde. Acest lucru aplică presiune pe placa neuronală din lateral și o face să se formeze pasiv într-un tub.
Cercetătorii au ajuns la aceste descoperiri cu ajutorul modelării computaționale. Folosind datele de imagine existente de la embrioni umani și de șoarece, cercetătorii au creat un model computerizat de neurulare bazat pe legile fizice ale naturii. Apoi au folosit un supercomputer de la ETH Zurich pentru a simula mai multe mecanisme posibile pentru formarea tubului neural.
Acest lucru a arătat că procesele au fost cel mai bine explicate prin expansiunea țesutului din jur. „Folosim acest lucru pentru a demonstra că punctele de articulație pot apărea ca urmare a presiunii externe. Deci, probabil, ele nu sunt factori de neurulare, așa cum se credea anterior, ci un efect secundar al acesteia”, spune Iber. În schimb, conducătorul pare să fie țesutul din jur.
Mecanism suplimentar în partea inferioară a spatelui
În special în partea superioară a spatelui, neurularea poate fi explicată prin extinderea spatelui adiacent. țesut, deoarece din motive anatomice placa neură este deja ușor pre-îndoită. Mai jos în viitorul înapoi, această curbură inițială este absentă; placa neurală este plată în această zonă.
Prin modelarea lor, oamenii de știință ETH au reușit să demonstreze că și aici, neurularea poate fi explicată prin forțe externe: fibrele proteice și proteinele de ancorare ajută la strângerea plăcii neuronale ca un fermoar. Acest lucru face ca placa neuronală să se curbeze și să se închidă într-un tub.
Conform cercetătorilor, faptul că mecanismele diferă în partea superioară și inferioară a spatelui ar putea explica de ce malformațiile coloanei vertebrale nu apar cu aceeași frecvență. tot de-a lungul spatelui. Spina bifida este mai frecventă în partea inferioară a spatelui, unde țesuturile înconjurătoare sunt mai puțin de susținere.
„Am reușit să arătăm că efectele mecanice sunt responsabile pentru neurulație”, spune Vetter, „și modelarea pe computer a fost cheia pentru a dezvălui acest lucru în primul rând.” Profesorul ETH Iber adaugă: „Este imposibil să demonstrezi și să înțelegi un efect mecanic folosind doar experimente biologice și genetice, fără astfel de simulări”. Cercetătorii experimentali vor încerca acum să confirme predicțiile cercetătorilor ETH cu experimente pe animale.
Scopul este, de asemenea, de a se apropia cu un pas de cauzele defectelor și, prin urmare, de prevenirea acestora. Se știe că o deficiență de acid folic precum și alte simptome de deficiență favorizează aceste malformații ale coloanei vertebrale. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a înțelege mecanismele care stau la baza în detaliu.
Comentarii:
Adauga Comentariu