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Nature Communications:神经嵴细胞在眼睛发育中起关键作用

来源:科技日报 2011-04-11 09:48

英国科学家最近发表在《自然—通讯》杂志上的一篇论文称,神经嵴细胞在脊椎动物眼睛的发育中极为关键。该发现有助于人们对眼睛的发育过程以及相关疾病获得更深入的认识。

脊椎动物的眼睛包含有许多不同的组成部分,具有复杂的解剖结构。眼睛的后部是视网膜,它由色素上皮层和视网膜感觉层组成,感觉层的神经元和感光细胞能捕获光线并将其转化成神经信号,继而传送给大脑形成图像感觉;而色素上皮层与脉络膜紧密相连,具有支持和为光感受器细胞提供营养、遮光、散热以及再生和修复等作用;眼睛前部的则是角膜和虹膜,它们负责将光线聚焦并汇聚到视网膜上。

眼睛各个部分正常发育并形成正确序列是获得健康视力的关键。但长期以来一个问题一直困扰着科学家:在眼睛的发育过程中,晶状体和视网膜由外胚层和中枢神经系统这两种完全不同的组织分别发育而来,这些不同组织是如何有条不紊地发育成一个功能完善的器官的?

为了弄清这一问题,新的研究中科学家们使用鸡胚胎进行了实验,结果表明在整个过程中脊椎动物胚胎发育中的一种过渡性结构——神经嵴细胞起着重要的作用。在眼睛的发育过程中,神经嵴细胞在向外胚层发出一种被称为“TGF-β”的信号通路的同时也会激活另一种名为“Wnt”的信号通路。这两种信号通路的协同工作就保证了眼睛中各个组织的“各就各位”并最终形成健康的器官。

负责该项研究的伦敦国王学院的安德烈·斯特赖特博士说,此前科学家们早已知道神经嵴细胞对于头部发育十分重要,由其发育成的组织有骨骼、感觉神经元等,但此次研究中发现了其在眼睛发育中的作用,由此提出了一种令人兴奋的假设——神经嵴细胞不但参与了眼睛的发育而且也与头部中各种不同种类的感觉器官的发育相关。

斯特赖特说,由于TGF-β信号通路和Wnt信号通路在眼睛的发育过程中的相互作用十分复杂,要想将两种信号识别出来将是一项艰巨的工作。但是,根据这一发现他们已经能够对“头部发育中各个部分结构上的差异”以及“人类眼部发育异常因何而起”这样的问题作出回答。(生物谷Bioon.com)

生物谷推荐原文出处:

Nature Communications   doi:10.1038/ncomms1269

Neural crest cells organize the eye via TGF-β and canonical Wnt signalling

Timothy Grocott,1 Samuel Johnson,1 Andrew P. Bailey1, 2 & Andrea Streit1

In vertebrates, the lens and retina arise from different embryonic tissues raising the question of how they are aligned to form a functional eye. Neural crest cells are crucial for this process: in their absence, ectopic lenses develop far from the retina. Here we show, using the chick as a model system, that neural crest-derived transforming growth factor-βs activate both Smad3 and canonical Wnt signalling in the adjacent ectoderm to position the lens next to the retina. They do so by controlling Pax6 activity: although Smad3 may inhibit Pax6 protein function, its sustained downregulation requires transcriptional repression by Wnt-initiated β-catenin. We propose that the same neural crest-dependent signalling mechanism is used repeatedly to integrate different components of the eye and suggest a general role for the neural crest in coordinating central and peripheral parts of the sensory nervous system.

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