Neuroregeneration beinhaltet nicht nur die Neurogenese, aber auch nachwachsen der verlorenen verbindungen und Geburt von nicht-neuronalen Zellen. Während Adulte Neurogenese beim Menschen ist nur bekannt, treten endgültig in wenige, genau umschriebene Regionen des Gehirns, die Arbeit in anderen Arten lässt vermuten, dass die Wissenschaft hat nur an der Oberfläche gekratzt, von der vollständigen regenerativen Potenzial unseres eigenen Nervensystems.

Das serotonerge system hat sich weithin gezeigt worden, um die Kontrolle über zahlreiche Aspekte der neuroregeneration. In einigen Regionen, es erleichtert die Neurogenese, während in anderen, es scheint zu hemmen es. Im Falle der Hemmung, ein Aktuelles Beispiel wurde veröffentlicht in PLOS-Biologie. Die Autoren verwendeten ein Zebrafisch-Modell der Alzheimer-Krankheit zu zeigen, dass amyloid-induzierte interleukin-4 (IL4) fördert neurogene stem cell proliferation durch Unterdrückung der Produktion von serotonin. Bei diesen Tieren gibt es einen einzigartigen neuro-immun-Interaktion durch die IL4 Sekretion von sterbenden Neuronen, mikroglia aktiviert. Wiederum mikroglia erwidern hochdrehen neural stem cell proliferation.

Aber warum gerade der Zebrafisch?

Während viele im medizinischen Bereich beklagen die Aufgabe, zu versuchen, gelten oft nebulösen Ergebnisse von einer Spezies auf eine andere, ist dieser notwendiges übel ist, ist kein bug im system. Es ist vielmehr oft seine stärkste Funktion: Der Akt des übersetzens Beobachtungen zwischen den Arten zuverlässig erzeugt die aufschlussreichen nuggets der Erkenntnis. Im Gegensatz zu Menschen, Erwachsenen Zebrafisch haben die Neurogenese in Pik. Es kann gefunden werden in eine andere form praktisch überall.

Das argument ist Häufig, dass die beispiellose runaway proliferation von neuronalen und glialen Vorläufer gesehen, die in die Entwicklung des Nervensystems Krebs ähnelt. Für eine Sache, die der Schlüssel-Prozess von glutaminolysis wobei Glutamin wandelt Glutamat und geht in den Citratzyklus gleichermaßen-feeds sowohl für das Tumorwachstum und die Neurogenese.

Phys.org hat gerade berichtet, dass Mitochondrien in der fetal neocortex importieren einer neu entwickelten und spezifisch menschlichen gene bekannt als ARGAP11B zu vermehren, neue Zellen durch glutaminolysis. Die protein-Produkt von ARGAP11B Handlungen schließen eine undichte pore in der Membran der Mitochondrien durch seine Interaktion mit Multifunktions-Nukleotid-Transporter. Wir besprechen diese ANT (Adenin-Nukleotid-translocators) – Transporter in mehr detail weiter unten, aber zuerst ein wenig mehr über neuro-immun-Interaktionen.

Es ist jetzt allgemein geschätzt, dass die peripheren immun-Stammzellen (und sogar fetalen Zellen aus schwangeren Mütter kursieren im mütterlichen Blut) können die Migration über die Erwachsenen BBB und Sicherung mit lokalen Neuronen erstellen neue Arten von hybrid-Entitäten. Das Gegenteil migration, ist jedoch noch weitgehend unbekannt in der Natur. Überraschend, Forscher haben kürzlich herausgefunden, dass neuronale Vorläuferzellen in das sich entwickelnde Gehirn der Maus kann die Ausfahrt durch die BBB beitreten, um die Allgemeine Durchblutung. Von dort aus, Sie zu infiltrieren beginnenden Prostata-Tumoren und-Sicherung mit der lokalen Zelle Bevölkerung. Unglaublich, diese Zellen erzeugen dann full-blown-adrenergen Neuronen des sympathischen Sorte, die nähren und erweitern Sie die Entwicklung von tumor. Irgendwie, den tumor zu sein scheint, zieht Neuronen zu sich selbst, um zu überleben.

Auf der anderen Seite, das Nervensystem kann auch Bremsen die Zellproliferation und Tumorentstehung. Zum Beispiel, nociceptor Neuronen aus den spinalganglien direkt zum Schutz gegen Salmonellen Auswanderung aus dem Darm durch eine Regulierung der Dichte des microfold „M“ – Zellen. Diese M-Zellen sind kritische Seiten, durch die die Käfer entkommen zu verheerend auf den Körper zu groß. Neugierig, die nociceptor Neuronen nicht nur die Kontrolle der Zellen, Ihrer Besitzer, die Sie auch direkt Einfluss auf die Bevölkerung, die „gute“ bugs—nämlich die segmentous fadenbakterien vermitteln, dass Widerstand gegen Salmonellen in den Peyer-Plaques des ileums.

Wo bleibt dabei das serotonin?

Jeder weiß, dass serotonin ist einer der wichtigsten Transmitter im Gehirn. Die verwirrenden Zustände des Geistes, die durch die Verwendung von vielen beliebten Halluzinogene Drogen, die serotonin imitieren glaubte zu handeln, das sich speziell an den 5-HT2A-rezeptor Vielfalt. Aber was könnte serotonin zu tun, dass die guten alten Glutamat, Dopamin oder Acetylcholin sind nicht bekannt, zu tun? Eine Sache, die serotonin hat, und leistet, insbesondere durch 5HT2A-Rezeptoren Steuern die Prägung von neuen Mitochondrien. Das ist nicht zu sagen, dass die primäre Besetzung von anderen Sendern ist das nicht irgendwie Steuern Mitochondrien als gut, wir wissen einfach noch nicht weiß, voll wie Sie es tun.

Die Erörterung der Biogenese von Mitochondrien und der Neurogenese von neuen Gehirnzellen beinhaltet eine lehrreiche dilemma: Mitochondrien sind gezwungen, in Konkurrenz mit Ihren eigenen lokalen master-Kern für den Zugang zu den nukleotiden, die—sowohl der DNA-Reparatur und Replikation.

Diese dichotome Tatsache Leben, hat tiefgreifende Auswirkungen darauf, wie die Gehirne, und für diese Angelegenheit, Gremien, Verteilung von Mitochondrien von Zellen. Nehmen Eier als ein Beispiel. Sie haben vielleicht 100.000 oder so von Mitochondrien, die jeweils durchschnittlich mit vielleicht zwei nucleoids bestückt mit 16-Kb-DNA-Stück. Wenn die nukleare DNA ist der um rund 200 000-mal länger als die mtDNA, dann ist es fair zu sagen, dass Eier, zu gleichen teilen Ihrer Nukleotid-pool zwischen Mitochondrien und Zellkern. Die nur andere Zellen, die irgendetwas in der Nähe zu diesem nuclear-mitochondrial Parität sind die Neuronen. Ein wesentlicher Unterschied zwischen den beiden ist, dass während das ei ist ein extremes Beispiel der Zellproliferation, Reife Neuronen nicht (normalerweise) teilen an alle.

Wie ganze Zellen, die Mitochondrien, ausgestattet mit Transportern (wie die Ameisen oben erwähnt) in Ihrer inneren Membran, die Sie verwenden, um sichere Nukleotide. Faszinierend, wenn es ein problem mit der ANT-Transporter, schwere psychische Störungen können die Folge sein. Wenn Sie ähnliche ANT-Mutanten wurden erforscht, in Maus-Modellen, es wurde gefunden, dass die Aktivität des serotonergen Systems durch das Dach ging.

In der Zebrafisch-Studien, den Abbau von serotonin führt zu einer erhöhten proliferation wurde beobachtet, in der Hypothalamus-core-region des Gehirns. In einigen anderen Regionen des Gehirns tatsächlich zeigte die gegenteilige Wirkung. Die Forscher fanden heraus, die die Reduktion des Serotonins, die aus der stimulation der neuro-immun-Achse verursacht wurde durch die Hemmung des Enzyms, das macht serotonin aus tryptophan. Die größeren Körper-Breite tryptophan ökosystem ist verantwortlich für die Aufrechterhaltung der Ebenen der anderen wichtigen Produkten, einschließlich Nicotinamid-Adenin-dinucleotid (NAD) und zu einem geringeren Ausmaß, das Peptid-Hormon melatonin.

Obwohl NAD erzeugt werden kann, durch die so genannte „Preiss-Handler“ Weg von niacin oder von salvage-pathways durch Nicotinamid, seine „de-novo“ – Synthese aus tryptophan ist ein wesentlicher Beitrag Weg in das Nervensystem. Lage zu synthetisieren NAD auf Nachfrage von Grund auf bequem ist, aber auch sehr teuer. Das Umtauschverhältnis für die Synthese Wege ist etwa 67 mg tryptophan sich zu 1 mg niacin.

Die Entscheidung über die route essentielle tryptophan-Shops, die entweder serotonin, oder zu NAD-ist vor Ort in jedem Teil des Gehirns. Diverse anatomische Kerne und spezialisierte Zelltypen eingeschränkte Teilmengen von Enzymen, die wenig, aber die potluck der Zelldifferenzierung hat entfallenden jeder Sie. Mängel in der intrazellulären metabolischen schaltkreise zu synthetisieren, die sowohl Nukleotid-Läden und die vielen Sender benötigten Produkte von neuronalen Zellen und Ihre Mitochondrien sind die ganzen, durch die Einrichtung von macrocellular transport-schaltungen zwischen Ihnen. Obwohl die resultierenden neuronalen Strukturen geben Anlass zu hohen Auswirkungen kaum denkbar aus Ihrer vergleichsweise niedrigen enzymatischen Ursprung, viele Ihrer Eigenschaften können nun intuitiv verstanden, durch einfache Prinzipien der metabolischen Angebot und Nachfrage.

Was ist, noch viel weniger einem bestimmten Territorium heute, aber vielleicht schon bald festgestellt werden, dass die neuronale Aktivität unterstützt durch verschiedene schaltungen sollten erklärbar mit ähnlichen Worten. In anderen Worten, spikes selbst müssen eine intrinsische Bedeutung grundlegender als der übertragung von Informationen zu und von der externen Welt. Es wurde vermutet, dass andere Sender in der Lage, die über G-protein-Rezeptoren, wie zum Beispiel GABA, haben eine primäre Funktion der Steuerung der Verfügbarkeit von nukleotiden an synaptischen Mitochondrien. Insbesondere der second-messenger-Systeme dieser Sender ständig sperren und freigeben unterschiedlich phosphatiert Purinen zwischen Ihre zyklische und nicht-zyklische Formen.